Läbimurre metaaniuuringutes: ensüüm toob kliimale lootust!

Läbimurre metaaniuuringutes: ensüüm toob kliimale lootust!

Berlin, Deutschland - Philippide ülikooli Marburgi ja Berliini tehnikaülikooli sünteetilise mikrobioloogia keskuse (Synmikro) teadlased on saavutanud olulise läbimurde ensüümi metüül-koensüümi-M reduktaasi (MCR) aktiveerimise mõistmisel. MCR on keskne ensüüm, mis vastutab peaaegu kogu bioloogilise metaani tootmise eest ja on üks levinumaid ensüüme Maal. Selle uuringu lühikesed tulemused avaldati tuntud ajakirjas "Nature".

Seda ensüümi kasutav metanogeenne arhaeen toodab igal aastal kuni miljard tonni metaani. See ei mõjuta mitte ainult kliimamuutusi, vaid pakub ka taastuvenergia allikana potentsiaali. Uuringu kaasrautor dr Christian Lorent rõhutab, et põhuuringute tulemused võivad olla otsustavad, et võidelda energiavajaduste ja kliimamuutuste väljakutsetega.

ühendus metanogeneesi ja lämmastiku fikseerimise vahel

Uuring näitab metanogeneesi ja lämmastiku fikseerimise evolutsioonilist seost. Viimane on globaalse lämmastikutsükli esimene samm, kus mikroorganismid neelavad õhust lämmastikku ja pöörduvad. MCR mängib olulist rolli anaeroobses mikroobse metaani tootmisel, kuna see katalüüsib metanogeneesi viimast etappi ja metaani anaeroobse oksüdeerimise esimest etappi (AOM).

Uuringus isoleeriti ja iseloomustati MCR -i aktiveerimiskompleksi methanococcus maripaludis. Leiti, et MCR - muu hulgas Coensüümi F430 poolt, mis sõltub oksüdatsiooni oleku Ni (1+) niklionist - paljudest spetsiaalsetest metallkompleksidest. Need kaashäired sisaldavad rauda ja väävlit ning on elektronide ülekande jaoks ülioluline. Samuti tuvastati kolm spetsialiseeritud metallkompleksi, mis esinevad nii MCR -is kui ka nitrogenaasis.

MCR roll metaani tootmisel

Metanogenees on protsess, mille abil metaani moodustatakse mikroobid, seega nimetatud metanogeenid. Metanogeneesi peamisteks teedeks on atsetoklastiline ja vesinikotroofne. Esimesel juhul kasutatakse atsetaati, teisel juhul on süsinikdioksiid ja vesinik üksteisest kasu. Keemilised reaktsioonid näitavad seda selgelt:

• CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
• CH3COOH → CH4 + CO2

MCR on üles ehitatud heterotrimeeri dimerina ja koosneb tavaliselt kolmest alaühikust: α (MCRA), β (MCRB) ja γ (MCRG). MCR aktiivsus põhineb koensüümi F430 niklil, mis võib eksisteerida erinevates oksüdatsiooniseisundites. Uuringus tuvastati ka MCR-i huvitavad translatsioonijärgsed modifikatsioonid, mida on uuritud piiratud määral, kuid mis võivad avaldada olulist mõju ensüümide aktiivsusele ja stabiilsusele.

MCR -i aktiveerimisel ja toimimisel rolli mängivate mehhanismide mõistmine mitte ainult biotehnoloogia valdkonda edendada, vaid pakkuda ka lahendusi praeguste keskkonnaprobleemide jaoks. Energiatootmise tehnoloogiate parandamise ja süsinikdioksiidi sidumise edendamisega tähistavad selle uurimistöö tulemused säästva arengu olulist edu.

Lisateavet selleteemalise ja metaaniuuringute praeguste arengute kohta leiate täielikud artiklid veebisaitidel pmc ja wikipedia