Βακτήρια που καταναλώνουν βλαβερά αέρια τα μετατρέπουν σε καύσιμη ύλη

Εάν καταφέρουν και μάθουν οι επιστήμονες τις ιδιότητες του βακτηρίου αυτού θα βοηθήσει αισθητά στις ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη

|

Τα μεθανοτροφικά βακτήρια καταναλώνουν 30 μεγατόνους μεθανίου ετησίως και οι ερευνητές έχουν δώσει προσοχή στη φυσική τους ικανότητα να μετατρέπουν το ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου σε χρήσιμο καύσιμο. Αλλά οι επιστήμονες γνωρίζουν πολύ λίγα για το πώς συμβαίνει η πολύπλοκη αντίδραση, περιορίζοντας την ικανότητα χρήσης αυτού του διπλού οφέλους σε διαφορετικές εφαρμογές.

Μελετώντας το ένζυμο, που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να καταλύσουν την αντίδραση, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Northwestern ανακάλυψε τώρα βασικές δομές που μπορεί να οδηγήσουν αυτή τη διαδικασία, η οποία τελικά θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη ανθρωπογενών βιολογικών καταλυτών που μετατρέπουν το αέριο μεθάνιο σε μεθανόλη.

«Το μεθάνιο έχει έναν ισχυρό [χημικό] δεσμό, επομένως είναι πολύ αξιοσημείωτο ότι υπάρχει ένα ένζυμο που μπορεί να το κάνει αυτό», δήλωσε η Amy Rosenzweig του Northwestern. «Αν δεν καταλαβαίνουμε ακριβώς πώς το ένζυμο εκτελεί αυτή τη δύσκολη χημεία, δεν μπορούμε να το κατασκευάσουμε και να το βελτιστοποιήσουμε για βιοτεχνολογικές εφαρμογές».

Σε αυτή τη μελέτη, η ομάδα χρησιμοποίησε μια νέα τεχνική εξ ολοκλήρου. Ο Christopher Koo, υποψήφιος διδάκτορας στο εργαστήριο του Rosenzweig, αναρωτήθηκε εάν τοποθετώντας το ένζυμο ξανά σε μια μεμβράνη που μοιάζει με το φυσικό του περιβάλλον, θα μπορούσαν να μάθουν κάτι νέο. Ο Koo χρησιμοποίησε λιπίδια από τα βακτήρια για να σχηματίσει μια μεμβράνη μέσα σε ένα προστατευτικό σωματίδιο που ονομάζεται νανοδίσκος και στη συνέχεια ενσωμάτωσε το ένζυμο σε αυτή τη μεμβράνη.

«Δημιουργώντας εκ νέου το φυσικό περιβάλλον του ενζύμου μέσα στον νανοδίσκο, θα μπορούσαμε να αποκαταστήσουμε τη δραστηριότητα του ενζύμου», είπε ο Koo. «Στη συνέχεια, θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε δομικές τεχνικές για να προσδιορίσουμε σε ατομικό επίπεδο πώς η λιπιδική διπλοστοιβάδα αποκατέστησε τη δραστηριότητα. Με αυτόν τον τρόπο, ανακαλύψαμε την πλήρη διάταξη της θέσης χαλκού στο ένζυμο όπου πιθανότατα συμβαίνει οξείδωση μεθανίου».

«Λόγω της πρόσφατης επανάστασης ανάλυσης στο κρυο-ΗΜ, μπορούσαμε να δούμε τη δομή με ατομικές λεπτομέρειες», εξήγησε ο Rosenzweig. «Αυτό που είδαμε άλλαξε εντελώς τον τρόπο που σκεφτόμασταν για την ενεργή θέση αυτού του ενζύμου».

Στη συνέχεια, η ομάδα σχεδιάζει να μελετήσει το ένζυμο απευθείας μέσα στο βακτηριακό κύτταρο χρησιμοποιώντας μια τεχνική απεικόνισης στην πρώτη γραμμή που ονομάζεται κρυοηλεκτρονική τομογραφία (cryo-ET). Εάν πετύχουν, οι ερευνητές θα δουν ακριβώς πώς είναι διατεταγμένο το ένζυμο στην κυτταρική μεμβράνη, θα προσδιορίσουν πώς λειτουργεί στο πραγματικά φυσικό περιβάλλον του και θα μάθουν εάν άλλες πρωτεΐνες γύρω από το ένζυμο αλληλεπιδρούν με αυτό. Αυτές οι ανακαλύψεις θα παρείχαν έναν βασικό κρίκο που λείπει στους μηχανικούς.

«Αν θέλετε να βελτιστοποιήσετε το ένζυμο για να το συνδέσετε σε μονοπάτια βιο-παραγωγής ή να καταναλώνετε ρύπους εκτός από το μεθάνιο, τότε πρέπει να ξέρουμε πώς φαίνεται στο φυσικό του περιβάλλον και πού συνδέεται το μεθάνιο», είπε ο Rosenzweig. «Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε βακτήρια με ένα επεξεργασμένο ένζυμο για τη συλλογή μεθανίου από τοποθεσίες σπασίματος ή για τον καθαρισμό πετρελαιοκηλίδων».

Για να λαμβάνετε πρώτοι τις ειδοποιήσεις από τις ειδήσεις που δημοσιεύονται μπορείτε να ακολουθήσετε το Playiders.com στο Google News, αλλά παράλληλα μπορείτε να μας ακολουθήσετε και στα Facebook, Instagram και Reddit.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

More News

More From Author