Они спасут мир: найдены бактерии, превращающие парниковый газ в топливо
Метан считается одним из самых сильных парниковых газов, но эти бактерии способны справиться с ним. Теперь ученые нашли ключ к этому процессу
Метанотрофные бактерии потребляют 30 миллионов тонн метана в год и покорили исследователей своей естественной способностью превращать этот парниковый газ в полезные соединения. Однако мы очень мало знали о том, как происходит эта сложная реакция, а значит не могли использовать эту информацию для создания новых методов фиксации парниковых соединений из атмосферы.
Изучая фермент, который бактерии используют для катализа реакции, команда из Северо-Западного университета обнаружила ключевые структуры, которые могут управлять этим процессом. Авторы работы считают, что полученные результаты могут привести к разработке искусственных биологических катализаторов, преобразующих метан в метанол.
Как бактерии превращают парниковый газ в метанол?
Фермент, называемый дисперсной метанооксигеназой (пММО), является особенно трудным белком для изучения, поскольку он встроен в клеточную мембрану бактерий.
Как правило, когда исследователи изучают эти метанотрофные бактерии, они используют процесс, при котором белки «вымываются» из клеточных мембран при помощи моющего раствора. Хотя эта процедура эффективно изолирует фермент, она также убивает всю активность фермента и ограничивает объем информации, которую исследователи могут собрать.
В этом исследовании команда использовала совершенно новую технику. Авторы поместили фермент обратно в мембрану, напоминающую его родную среду. Они использовали липиды бактерий для формирования мембраны внутри защитной частицы, называемой нанодиском, а затем внедрили фермент в эту мембрану.
Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию - метод, который позволяет хорошо исследовать мембранные белки. Это позволило им впервые визуализировать атомную структуру активного фермента с высоким разрешением. Исследователи смогли воссоздать все конформации в компьютерной программе и посмотреть, как они меняются в процессе катализа. В результате теперь у ученых есть инструмент превращения парникового газа в топливо, который можно улучшить и внедрить в практику для борьбы с глобальным потеплением.