Izrāviens metāna izpētē: Ferments rada cerību uz klimatu!

Izrāviens metāna izpētē: Ferments rada cerību uz klimatu!

Berlin, Deutschland - Filipsa universitātes Marburgas un Berlīnes tehniskās universitātes Sintētiskās mikrobioloģijas centra (Synmikro) pētnieki ir sasnieguši ievērojamu sasniegumu, lai izprastu enzīmu metil-koenzīma-M reduktāzes aktivizēšanu (MCR). MCR ir centrālais enzīms, kas ir atbildīgs par gandrīz visu bioloģiskā metāna ražošanu un ir viens no visizplatītākajiem fermentiem uz Zemes. Šī pētījuma kodolīgie rezultāti tika publicēti slavenajā žurnālā "Nature".

Metanogēnā arhaeena, kas izmanto šo fermentu, katru gadu rada miljardu tonnu metāna. Tas ne tikai ietekmē klimata izmaiņas, bet arī piedāvā potenciālu kā atjaunojamo enerģijas avotu. Dr Christian Lorent, pētījuma līdzautors, uzsver, ka pamatpētījuma rezultāti var būt izšķiroši, lai novērstu enerģijas prasību un klimata pārmaiņu izaicinājumus.

Saikne starp metanoģenēzi un slāpekļa fiksāciju

Pētījums parāda evolūcijas saikni starp metanoģenēzi un slāpekļa fiksāciju. Pēdējais ir pirmais globālā slāpekļa cikla solis, kurā mikroorganismi absorbē slāpekli no gaisa un konvertēt. MCR ir izšķiroša loma anaerobā mikrobu metāna ražošanā, jo tā katalizē pēdējo metanoģenēzes soli un metāna (AOM) anaerobās oksidācijas pirmo soli.

Pētījumā tika izolēts un raksturots MCR aktivācijas komplekss no Methanococcus Maripaludis. Tika konstatēts, ka MCR - cita starpā koenzīms F430, kas ir atkarīgs no niķeļa oksidācijas stāvokļa Ni (1+) - daudziem īpašiem metāla kompleksiem. Šie kofaktori satur dzelzi un sēru, un tiem ir būtiska nozīme elektronu pārnešanai. Tika identificēti arī trīs specializēti metāla kompleksi, kas notiek gan MCR, gan slāpeklī.

MCR loma metāna ražošanā

Metanoģenēze ir process, pēc kura metāns veido mikrobi, tātad sauktie metanogēni. Galvenie metanoģenēzes ceļi ietver acetoklastisko un hidrogenotrofisko. Pirmajā gadījumā tiek izmantots acetāts, savukārt otrajā gadījumā oglekļa dioksīds un ūdeņradis ir viens no otra. Ķīmiskās reakcijas to skaidri parāda:

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

MCR tiek veidots kā heterotrimera dimērs un parasti sastāv no trim apakšvienībām: α (MCRA), β (mcrb) un γ (MCRG). MCR aktivitāte ir balstīta uz niķeli koenzīmā F430, kas var pastāvēt dažādos oksidācijas stāvokļos. Pētījumā tika identificētas arī interesantas pēctranslācijas modifikācijas no MCR, kuras ir ierobežotā mērā izpētītas, bet kuras var būtiski ietekmēt fermentu aktivitāti un stabilitāti.

izpratne par mehānismiem, kuriem ir nozīme MCR aktivizēšanā un darbībā, varētu ne tikai uzlabot biotehnoloģijas jomu, bet arī piedāvāt risinājumus pašreizējām vides problēmām. Uzlabojot enerģijas ražošanas tehnoloģijas un veicinot oglekļa dioksīda saistīšanos, šī pētījuma rezultāti atspoguļo ievērojamu ilgtspējīgas attīstības progresu.

Lai iegūtu papildinformāciju par šo tēmu un par pašreizējiem metāna izpētes attīstību, pilnībā raksti vietnēs pmc un wikipedia