Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nitrogenázy patří z hlediska „celkové biochemie“ mezi nejdůležitější enzymy na Zemi. Poskytují všem formám života biologicky dostupný dusík. Některé nitrogenázy mohou ale vedle redukce molekul dusíku na (cca) amoniak také přímo přeměňovat CO2 na uhlovodíkové řetězce, což z nich činí zajímavý cíl pro vývoj biotechnologických procesů.
Tým výzkumníků z německého Marburgu pod vedením Johannese Rebeleina nyní poskytl ucelený pohled na substrátovou specifitu a preference nitrogenázy. Jejich výsledky zpochybňují současné chápání nitrogenáz a zdůrazňují jejich potenciál pro udržitelnou bioprodukci.
Tedy: některé nitrogenázy dokážou také přeměňovat oxid uhličitý na metan, etylen, etan nebo kyselinu mravenčí. Otázka zní, jak dobře umí enzymy rozlišovat mezi CO2 a N2, respektive co z toho preferují. A zda mikroorganismy, které rostou na N2, redukují CO2 i za normálních, fyziologických podmínek.
Při hledání odpovědí na tyto otázky se vědci zaměřili na fotosyntetickou bakterii Rhodobacter capsulatus, která obsahuje dva izoenzymy: nitrogenázu s molybdenem a nitrogenázu s železem, které bakterie potřebuje jako rezervu pro případ nedostatku molybdenu.
Výzkumníci izolovali obě nitrogenázy a porovnali jejich redukci CO2 pomocí biochemických testů. Zjistili, že nitrogenáza obsahující železo skutečně redukuje CO2 třikrát účinněji než její protějšek obsahující molybden a produkuje kyselinu mravenčí a metan při atmosférické koncentraci CO2. Když oběma enzymům nabídli současně CO2 a N2, ukázal se další důležitý rozdíl: zatímco Mo-nitrogenáza selektivně redukuje N2, Fe-nitrogenáza má tendenci vybírat si jako substrát CO2.
„Obvykle je vyšší rychlost reakce u enzymů na úkor přesnosti. Zajímavé proto je, že Mo-nitrogenáza je rychlejší i selektivnější, což ukazuje její výhodu při redukci N2. Nižší specifita Fe-nitrogenázy a její preference pro CO2 z ní činí slibné východisko pro vývoj nových CO2 reduktáz,“ uvádí průvodní tisková zpráva (přeloženo do normálního jazyka: prostě ve vztahu k technologiím, které budou lapat atmosférický CO2).
Co je na tom dále zajímavé – CO2 je produktem metabolismu. Metan a vysoké koncentrace kyseliny mravenčí pocházející z přeměny CO2 Fe-nitrogenázou byly bakteriemi vylučovány i bez přítomnosti vnějšího CO2. Z čehož dále vyplývá, že příslušné reakce mohou být v přírodě mnohem rozšířenější.
Niels Oehlmann et al, The Iron Nitrogenase Reduces Carbon Dioxide to Formate and Methane under Physiological Conditions: A Route to Feedstock Chemicals, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado7729. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado7729
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org
to by me zajimalo jestli tam je spojitost s tim, ze zelezo je i v hemoglobinu a zachytava co2.
a dalsi jine „barevne“ alternativy hemoglobinu, s medi co maji chobotnice atd.
asi enzymy s zelezem (a snad i se sirou) hraly velkou roli uz na pocatku zivota, kdy provadely redoxni reakce… jak vlastne doslo pak u nekterych mekkysu k zamene zeleza medi, to je asi dost nejasne. a nejspis to ani nebylo moc vyhodne… snad ciste kvuli nedostatku Fe ve srovnani s Cu v nejakem specialnim prostredi…?