Unele microorganisme, așa-numitele metanotrofe, își câștigă existența prin oxidarea metanului (CH4) în dioxid de carbon (CO2). Amoniacul (NH3) este structural foarte asemănător cu metanul, astfel metanotrofii co-metabolizând și amoniacul și produc nitriți. În timp ce acest proces a fost observat în culturile celulare, mecanismul biochimic de bază nu a fost înțeles. Boran Kartal, șeful Grupului de fiziologie microbiană al Institutului Max Planck pentru microbiologie marină din Bremen, Germania, și un grup de oameni de știință de la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda, au arătat acum o verigă lipsă interesantă în acest proces: producția de oxid nitric (NO).

care

Oxidul nitric este o moleculă foarte reactivă și toxică, cu roluri fascinante și versatile în biologie și chimia atmosferică. Este o moleculă de semnalizare, precursorul oxidului de azot puternic cu efect de seră (N2O), epuizează stratul de ozon din atmosfera noastră și un intermediar cheie în ciclul global al azotului. Acum se dovedește că NO este, de asemenea, cheia supraviețuirii metanotrofilor care se confruntă cu amoniac în mediu - ceea ce fac din ce în ce mai mult pe măsură ce îngrășămintele în natură cresc. Când metanotrofii co-metabolizează amoniacul, produc inițial hidroxilamină, care inhibă alte procese metabolice importante, ducând la moartea celulară. Astfel, metanotrofii trebuie să scape de hidroxilamină cât mai repede posibil. „Purtarea unei enzime de conversie a hidroxilaminei este o chestiune de viață sau de moarte pentru microbii care consumă metan”, spune Kartal.

Pentru studiul lor, Kartal și colegii săi au folosit o bacterie metanotrofă numită Methylacidiphilum fumariolicum, care provine dintr-un vas de noroi vulcanic, caracterizat prin temperaturi ridicate și pH scăzut, în vecinătatea Muntelui Vezuviu din Italia. „Din acest microb, am purificat o enzimă hidroxilamină oxidoreductază (mHAO)”, relatează Kartal. "Anterior, se credea că enzima mHAO ar oxida hidroxilamina la nitrit în metanotrofi. Am arătat acum că de fapt produce NO rapid." Enzima mHAO este foarte asemănătoare cu cea utilizată de oxidanții de amoniac „reali”, ceea ce este destul de uimitor, așa cum explică Kartal: „Acum este clar că, din punct de vedere enzimatic, nu există prea multe diferențe între bacteriile oxidante de amoniac aerob și metan. același set de enzime, metanotrofii pot acționa ca factori oxidanți ai amoniacului în mediu. Totuși, modul în care acești microbi se oxidează în afara nitriților rămâne necunoscut. "

Adaptarea enzimei mHAO la vasele fierbinți de noroi vulcanic este, de asemenea, interesantă, Kartal consideră: „La nivel de aminoacizi, mHAO și omologul său din oxidanții de amoniac sunt foarte asemănătoare, dar proteina pe care am izolat-o din M. fumariolicum prosperă la temperaturi. până la 80 ° C, cu aproape 30 ° C peste temperatura optimă a rudelor lor „reale” oxidante de amoniac. Înțelegerea modului în care enzimele similare au o temperatură și o gamă atât de diferite vor fi foarte interesante de investigat. "

Potrivit lui Kartal, producția de NO din amoniac are implicații suplimentare asupra microbilor care consumă metan: „În prezent nu există metanotrofi cunoscuți care pot trăi din oxidarea amoniacului în nitriți prin intermediul NO, dar ar putea exista metanotrofi acolo care să găsească o cale pentru a conecta conversia amoniacului la creșterea celulelor. "