Genombrott i metanforskning: Enzym ger hopp om klimatet!

Genombrott i metanforskning: Enzym ger hopp om klimatet!

Berlin, Deutschland - Forskare vid Center for Synthetic Microbiology (Synmikro) vid Philipps University Marburg och det tekniska universitetet i Berlin har uppnått ett betydande genombrott för att förstå aktiveringen av enzymmetyl-koenzym-M-reduktas (MCR). MCR är det centrala enzymet, som är ansvarigt för nästan hela biologisk metanproduktion och är en av de vanligaste enzymerna på jorden. De kortfattade resultaten av denna studie publicerades i den berömda tidskriften "Nature".

metanogena archaeen som använder detta enzym producerar upp till en miljard ton metan varje år. Detta har inte bara en inverkan på klimatförändringarna, utan erbjuder också potential som en förnybar energikälla. Dr. Christian Lorent, medförfattare till studien, betonar att resultaten från grundforskning kan vara avgörande för att motverka utmaningarna med energikrav och klimatförändringar.

Anslutning mellan metanogenes och kvävefixering

Studien visar en evolutionär koppling mellan metanogenes och kvävefixering. Det senare är det första steget i den globala kvävecykeln, där mikroorganismer absorberar kväve från luften och omvandlas. MCR spelar en avgörande roll i anaerob mikrobiell metanproduktion, eftersom den katalyserar det sista steget i metanogenes och det första steget i anaerob oxidation av metan (AOM).

I studien isolerades och karakteriserades MCR -aktiveringskomplexet från Methanococcus maripaludis. Det konstaterades att MCR - bland annat av koenzymet F430, som beror på en nickelion i oxidationstillståndet Ni (1+) - många speciella metallkomplex. Dessa samfaktorer innehåller järn och svavel och är av avgörande betydelse för elektronöverföring. Tre specialiserade metallkomplex identifierades också som förekommer i både MCR och kväve.

MCR: s roll i metanproduktion

metanogenes är processen, genom vilken metan bildas av mikrober, så kallade metanogener. De viktigaste vägarna för metanogenes inkluderar det acetoklastiska och vätotrofiska. I det första fallet används acetat, medan i det andra fallet koldioxid och väte drar nytta av varandra. De kemiska reaktionerna visar tydligt detta:

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

MCR är byggt upp som en heterotrimer -dimer och består vanligtvis av tre underenheter: a (mCRA), p (mCRB) och y (mCRG). Aktiviteten för MCR är baserad på nickel i koenzymet F430, som kan existera i olika oxidationstillstånd. Studien identifierade också intressanta modifieringar efter translationella från MCR, som har undersökts i begränsad utsträckning, men kan ha betydande effekter på enzymaktivitet och stabilitet.

förståelsen för mekanismerna som spelar en roll i aktiveringen och funktionen av MCR inte bara främja bioteknikområdet, utan också erbjuda lösningar för nuvarande miljöproblem. Med förbättring av energiproduktionsteknologier och främjande av koldioxidbindning representerar resultaten från denna forskning betydande framsteg för hållbar utveckling.

För ytterligare information om detta ämne och om den aktuella utvecklingen inom metanforskning, de fullständiga artiklarna på webbplatserna för PMC och wikipedia