Met het vermogen om zware metalen uit de omgeving op te zuigen en een krachtig broeikasgas te verteren, methanotrofe bacteriën hebben een dubbele taak als het gaat om het opruimen van het milieu.

Maar voordat onderzoekers potentiële conserveringstoepassingen kunnen verkennen, ze moeten eerst de fundamentele fysiologische processen van de bacterie beter begrijpen. Amy C. Rosenzweig van de Northwestern University heeft onlangs een ander deel van de puzzel gemaakt. Haar laboratorium heeft twee nooit eerder bestudeerde eiwitten geïdentificeerd, genaamd MbnB en MbnC, als gedeeltelijk verantwoordelijk voor de innerlijke werking van de bacterie.

"Onze bevindingen reiken veel verder dan methanotrofe bacteriën, " zei Rosenzweig, de Weinberg Family Distinguished Professor of Life Sciences en hoogleraar moleculaire biowetenschappen en chemie aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. "Deze twee eiwitten worden gevonden in een reeks andere bacteriën, inclusief menselijke ziekteverwekkers."

De krant publiceert morgen, 23 maart, in het journaal Wetenschap .

Methanotrofe bacteriën, of eenvoudiger "methanotrofen, " koper uit de omgeving halen om te installeren in de moleculaire machinerie die methaan metaboliseert, het omzetten in methanol voor voedsel. Om koper te verwerven, veel methanotrofen scheiden een chemisch gemodificeerd peptide af genaamd methanobactine, die stevig bindt aan koperionen om ze de cel in te trekken. Tot nu, de cellulaire machinerie die de vorming van methanobactine aandrijft, is weinig begrepen.

Het team van Rosenzweig ontdekte dat twee eiwitten - MbnB en MbnC - gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor de productie van methanobactine. Samen, deze eiwitten vormen een ijzerhoudend enzymcomplex dat een aminozuur omzet in twee organische chemische groepen. Deze chemie resulteert in methanobactine, die koper in de cel rekruteert. Rosenzweig en haar team ontdekten ook dat deze twee eiwitten de productie van methanobactine stimuleren in alle families van methanobactine-producerende soorten, inclusief niet-methanotrofen.

"De betrokkenheid van een metaal nodig enzym bij het vormen van dit soort chemische groepen is ongekend, en geen van de twee eiwitten is eerder onderzocht, " zei Rosenzweig. "Bovendien, soortgelijke enzymen lijken te worden geproduceerd in andere contexten, wat suggereert dat deze chemie belangrijk is buiten de productie van methanobactine."

Deze ontdekking maakt het voor onderzoekers gemakkelijker om methanobactine te bestuderen omdat ze met de eiwitten in reageerbuizen kunnen werken in plaats van hele levende micro-organismen te manipuleren. Het brengt de wereld ook dichter bij de veelbelovende toepassingen van methanotrofen. Veel mensen stellen zich voor dat ze filters gebruiken die zijn gemaakt van de bacteriën om methaan uit de atmosfeer te schrobben of om methaan uit aardgasreserves te verwijderen. Maar Rosenzweig gelooft dat door de productie van methanobactine, methanotrofen hebben toepassingen die verder gaan dan het opruimen van het milieu.

Omdat methanobactine koper zo stevig bindt, het is onderzocht als een behandeling voor de ziekte van Wilson, een zeldzame genetische aandoening waarbij het lichaam van patiënten het koper dat ze via voedsel binnenkrijgen niet kan elimineren, dus het hoopt zich op in de hersenen en de lever. Sommige onderzoekers zijn ook van mening dat methanobactine antibacteriële eigenschappen heeft en kan worden gebruikt in een nieuwe klasse antibiotica.

"Nu we weten naar welke microbiële genen en eiwitten we moeten zoeken, en nu we weten wat sommige van de belangrijkste eiwitten doen, we kunnen effectief voorspellen welke soorten nieuwe en verschillende methanobactines zullen maken, " zei Rosenzweig. "En we kunnen die verbindingen testen op biologische activiteiten."

De studie is getiteld "De biosynthese van methanobactine."