Nieuw onderzoek van de Universiteit van East Anglia onthult hoe bodembacteriën het enige bekende enzym bouwen voor de vernietiging van het krachtige broeikaseffect en het ozonafbrekende gas lachgas.

Naast koolstofdioxide (CO2) en methaan, het broeikasgas lachgas (N2O), algemeen bekend als 'lachgas', is nu een reden tot grote bezorgdheid, en internationaal is er veel aandacht voor emissiereductie.

Het is te hopen dat de bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Chemische Wetenschappen , zal helpen de weg vrij te maken voor strategieën om de schadelijke effecten van dit klimaatveranderende gas te verzachten.

N2O heeft ongeveer 300 keer het aardopwarmingsvermogen van CO2 en blijft ongeveer 120 jaar in de atmosfeer, waar het goed is voor ongeveer negen procent van het totale broeikasgas.

Het vernietigt ook de ozonlaag met dezelfde kracht als de nu verboden chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's).

Het N2O-gehalte in de atmosfeer stijgt jaar na jaar doordat micro-organismen synthetische stikstofmeststoffen afbreken die aan landbouwgrond worden toegevoegd, om te voldoen aan de vraag naar voedselvoorziening van een steeds groter wordende wereldbevolking.

Prof Nick Le Brun van UEA's School of Chemistry, zei:"Het is algemeen bekend dat sommige bacteriën N2O kunnen 'ademen' in omgevingen waar zuurstof (O2) beperkt is.

"Dit vermogen is volledig afhankelijk van een enzym dat 'lachgasreductase' wordt genoemd, dat is het enige enzym waarvan bekend is dat het N2O vernietigt. Het is daarom van groot belang voor het beheersen van de niveaus van dit klimaatveranderende gas.

"We wilden meer weten over hoe bodembacteriën dit enzym gebruiken om lachgas te vernietigen."

Het deel van het enzym waar N2O wordt geconsumeerd (de 'actieve site' genoemd) is uniek in de biologie, bestaande uit een complexe opstelling van koper en zwavel (een kopersulfidecluster). Tot nu, kennis van hoe deze ongebruikelijke actieve plaats door bacteriën wordt gebouwd, ontbrak.

Het UEA-team ontdekte een eiwit genaamd NosL, die nodig is voor de assemblage van de actieve plaats van de kopersulfidecluster en het enzym actief maakt.

Ze ontdekten dat bacteriën zonder NosL het enzym nog steeds produceerden, maar dat het minder van de actieve plaats van kopersulfide bevatte. Verder, toen dezelfde bacteriën werden gekweekt met een tekort aan koper, de actieve plaats was volledig afwezig in het enzym.

Het team toonde ook aan dat NosL een koperbindend eiwit is, wat aangeeft dat het direct functioneert bij het leveren van koper voor de assemblage van de actieve site van de kopersulfidecluster.

Prof Le Brun zei:"De ontdekking van de functie van NosL is de eerste stap om te begrijpen hoe de unieke actieve plaats van lachgasreductase wordt geassembleerd. Dit is belangrijke informatie, want wanneer de assemblage fout gaat, inactief enzym leidt tot het vrijkomen van N2O in de atmosfeer."

Het UEA-team werd geleid door Prof Nick Le Brun en Dr. Andy Gates van UEA's School of Biological Sciences, en omvatte de vice-kanselier van de universiteit, prof. David Richardson, ook van de School of Biological Sciences. Ze maken deel uit van een internationaal EU-netwerk dat zich richt op het begrijpen van verschillende aspecten van N2O en de stikstofcyclus.

Dr. Gates zei:"De samenleving is zich over het algemeen goed bewust van de noodzaak om de uitstoot van kooldioxide aan te pakken, maar lachgas wordt nu een dringend wereldwijd probleem en vereist dat onderzoekers met verschillende vaardigheden samenwerken om verdere schadelijke effecten van klimaatverandering te voorkomen.

"Met toenemend begrip van de enzymen die N2O maken en vernietigen, we komen dichter bij het kunnen ontwikkelen van strategieën om de schadelijke effecten van dit klimaatveranderende gas op het aardse milieu te verzachten."