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yb体育APP下载—这种细菌“吃”进温室气体“吐”出燃料 甲烷变甲醇指日可待!
 时间 : 2022-08-07  

甲烷营养细菌每一年耗损3000万公吨甲烷,并因其将壮大的温室气体转化为可用燃料的自然能力而吸引了研究人员。但是,我们对复杂反映是若何产生的知之甚少,这限制了我们操纵这一两重优势的能力。

经由过程研究细菌用来催化反映的酶,西北年夜学的一个研究小组此刻发现了可能鞭策反映的要害布局。

他们的研究成果将在周五(3月18日)颁发在《科学》杂志上,终究可能致使开辟将甲烷转化为甲醇的人造生物催化剂。

西北年夜学的艾米·罗森茨威格是这篇论文的资深作者,她说:“甲烷有很强的键,所以有一种酶可以做到这一点,这长短常值得留意的。假如我们不克不及切当地舆解这类酶是若何进行这类坚苦的化学反映的,我们就没法为生物手艺利用设计和优化它。”

罗森茨威格是西北年夜学温伯格文理学院的温伯格家族卓异生命科学传授,她在该学院的份子生物科学和化学范畴都有任职。

这类被称为颗粒甲烷单加氧酶(pMMO)的酶是一种特殊难以研究的卵白质,由于它嵌入细菌的细胞膜中。

凡是,当研究人员研究这些甲烷营养细菌时,他们会利用一个严格的进程,即用洗涤剂溶液将卵白质从细胞膜上撕下。固然这一进程有用地隔离了酶,但它也杀死了所有酶的活性,并限制了研究人员可以搜集的信息量,好比监测没有心跳的心脏。

在这项研究中,团队完全利用了一种新手艺。第一作者、罗森茨威格尝试室的博士候选人克里斯托弗·古(Christopher Koo)想知道,经由过程将这类酶放回一种近似其天然情况的膜中,他们是不是可以学到新工具。辜操纵细菌中的脂质在一种叫做纳米盘的庇护性颗粒内构成一层膜,然后将酶嵌入该膜中。

经由过程在纳米盘中重建酶的天然情况,我们可以或许恢复酶的活性,然后,我们可以或许利用布局手艺在原子程度上肯定脂质双层是若何恢新生性的。经由过程如许做,我们发现了酶中可能产生甲烷氧化的铜位点的完全摆列。

研究人员利用了低温电子显微镜(cryo EM),这是一种很是合适在膜卵白的手艺,由于在全部尝试进程中,脂膜情况不会遭到干扰。这使他们第一次以高分辩率不雅察到活性酶的原子布局。

Rosenzweig说:“因为比来在cryo EM中的‘分辩率革命’,我们可以或许看到原子布局的细节。我们所看到的完全改变了我们对这类酶活性部位的观点。”

低温电磁布局为回覆不竭聚yb体育app下载积的问题供给了一个新的出发点。甲烷若何进入酶活性部位?仍是甲醇从酶中排出?活性部位的铜是若何进行化学反映的?下一步,该团队打算利用一种名为cryo electron tomography(cryo ET)的前沿成像手艺直接研究细菌细胞内的酶。

假如成功,研究人员将可以或许正确地看到酶在细胞膜中的摆列体例,肯定它在真实的天然情况中若何运作,并领会酶四周的其他卵白质是不是与它彼此感化。这些发现将为工程师供给一个要害的缺掉环节。

罗森茨威格认为,假如你想优化这类酶,将其插入生物制造路子,或耗损除甲烷之外的污染物,那末我们需要知道它在天然情况中的模样,和甲烷在哪里连系。你可使用带有工程酶的细菌从水力压裂现场搜集甲烷或清算漏油。

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