Bakterier spiser drivhusgas med en side af protein

Med evnen til at sive tungmetaller fra miljøet og fordøje en potent drivhusgas, metanotrofiske bakterier trækker dobbelt, når det kommer til at rydde op i miljøet.

Men før forskere kan udforske potentielle bevaringsapplikationer, de skal først bedre forstå bakteriernes grundlæggende fysiologiske processer. Northwestern Universitys Amy C. Rosenzweig har for nylig konstrueret en anden del af puslespillet. Hendes laboratorium har identificeret to aldrig tidligere undersøgte proteiner, kaldet MbnB og MbnC, som delvis ansvarlig for bakteriernes indre virke.

"Vores resultater strækker sig langt ud over metanotrofe bakterier, sagde Rosenzweig, Weinberg Family Distinguished Professor of Life Sciences og professor i molekylær biovidenskab og kemi i Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences. "Disse to proteiner findes i en række andre bakterier, herunder menneskelige patogener."

Avisen udkommer i morgen, 23. marts i journalen Videnskab .

Metanotrofe bakterier, eller mere simpelt "metanotrofer, "tag kobber fra miljøet for at installere i det molekylære maskineri, der metaboliserer metan, omdanne det til methanol til mad. For at erhverve kobber, mange metanotrofer udskiller et kemisk modificeret peptid kaldet methanobactin, som binder sig tæt til kobberioner for at trække dem ind i cellen. Indtil nu, det cellulære maskineri, der driver dannelsen af ​​methanobactin, har været lidt forstået.

Rosenzweigs team opdagede, at to proteiner - MbnB og MbnC - er delvist ansvarlige for produktionen af ​​methanobactin. Sammen, disse proteiner danner et jernholdigt enzymkompleks, der omdanner en aminosyre til to organiske kemiske grupper. Denne kemi resulterer i methanobactin, som rekrutterer kobber ind i cellen. Rosenzweig og hendes team opdagede også, at disse to proteiner driver methanobactinproduktion på tværs af alle familier af methanobactin-producerende arter, herunder ikke-metanotrofer.

"Involveringen af ​​et metalkrævende enzym i dannelsen af ​​disse typer kemiske grupper er uden fortilfælde, og ingen af ​​de to proteiner er blevet undersøgt tidligere, "Sagde Rosenzweig." Desuden lignende enzymer synes at blive produceret i andre sammenhænge, tyder på, at denne kemi er vigtig ud over produktionen af ​​methanobactin."

Denne opdagelse gør det lettere for forskere at studere methanobactin, fordi de kan arbejde med proteinerne i reagensglas i stedet for at manipulere hele levende mikroorganismer. Det bringer også verden tættere på metanotrofers lovende applikationer. Mange mennesker forestiller sig at bruge filtre konstrueret af bakterierne til at skrubbe metan ud af atmosfæren eller for at hjælpe med at fjerne metan fra naturgasreserver. Men Rosenzweig mener, at på grund af methanobactinproduktion, metanotrofer har applikationer, der rækker ud over at rense miljøet.

Fordi methanobactin binder kobber så tæt, det er blevet undersøgt som en behandling for Wilsons sygdom, en sjælden genetisk lidelse, hvor patienters kroppe ikke kan fjerne det kobber, de indtager i maden, så det ophobes i hjernen og leveren. Nogle forskere mener også, at methanobactin har antibakterielle egenskaber og kan bruges i en ny klasse af antibiotika.

"Nu hvor vi ved, hvilke mikrobielle gener og proteiner vi skal kigge efter, og nu hvor vi ved, hvad nogle af nøgleproteinerne gør, vi kan effektivt forudsige, hvilke arter der vil lave nye og anderledes methanobactiner, "Rosenzweig sagde." Og vi kan teste disse forbindelser for bioaktiviteter. "

Undersøgelsen har titlen "The biosynthesis of methanobactin."