Stikstof is een essentieel onderdeel van het leven. Bijvoorbeeld, het is nodig voor de aanmaak van eiwitten. Boran Kartal, hoofd van de groep Microbiële Fysiologie van het Max Planck Instituut voor Mariene Microbiologie in Bremen, bestudeert stikstofcyclische micro-organismen, die de biologische beschikbaarheid van deze essentiële hulpbron beheersen. Een bijzonder interessant onderdeel van de stikstofcyclus is het anammoxproces, afkorting voor anaërobe ammoniumoxidatie. Hier, nitriet of stikstofmonoxide en ammonium worden direct omgezet in distikstofgas. Nu ontdekten Kartal en zijn collega's een eiwit dat betrokken is bij het anammox-proces dat voor verrassingen kan zorgen. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het novembernummer van Tijdschrift voor biologische chemie .

Tot nu toe te ongewoon om opgemerkt te worden

Dit eiwit, een heembevattend cytochroom, is betrokken bij de omzetting van ammonium en stikstofmonoxide in hydrazine. "Heme-eiwitten hebben diepgaande functies in het leven, zoals hemoglobine in ons bloed dat zuurstof vervoert. Heemstructuren lijken over het algemeen op een spinnenweb met een ijzeratoom in het midden. Door de boom des levens, we kunnen herkennen waar dit spinnenweb aan de rest van een eiwit bindt aan de hand van een patroon dat doorgaans wordt gevormd door vijf aminozuren, " legt Kartal uit. "Verrassend genoeg, het eiwit dat we ontdekten heeft een zeer ongebruikelijke en onverwachte structuur. Het vormt dit patroon met slechts vier aminozuren, en werd daarom tot nu toe over het hoofd gezien in studies."

Vermindering van klimaatactieve gassen

Het nieuwe eiwit staat centraal in een zeer spannend en relevant proces. Anammox-bacteriën produceren alleen atmosferische stikstof (N2) uit nitriet of stikstofmonoxide (NO) en ammonium, zoals Kartal eerder liet zien. In tegenstelling tot veel micro-organismen, ze zetten stikstofmonoxide niet om in het broeikasgas lachgas (N ₂ O). Bijgevolg, elk molecuul NO dat wordt omgezet in N ₂ in plaats van N ₂ O is een molecuul minder dat bijdraagt ​​aan klimaatverandering. Anammox-bacteriën verminderen de hoeveelheid NO die beschikbaar is voor N ₂ O productie, en daarom, de hoeveelheid vrijgekomen broeikasgas.

Een verrassend veelvoorkomend patroon

Deze relevantie in gedachten, Kartal en zijn collega's voerden een database-zoekopdracht uit om te onderzoeken hoe wijdverbreid eiwitten met het nieuw ontdekte patroon in de natuur zijn. "Opmerkelijk, dit patroon is heel gebruikelijk, ", zegt Kartal. Eiwitten met het patroon van vier aminozuren zijn aanwezig in een grote verscheidenheid aan micro-organismen in de bacteriële en archaeale domeinen. "Het wordt gevonden in veel verschillende groepen micro-organismen zoals methanotrofen, die op methaan leven, en metaalafbrekers, ’ vervolgt Kartal.

Het volledige potentieel van eiwitten met het patroon van vier aminozuren is volledig onontgonnen. "In de anammox-bacteriën, het wordt gevonden in een eiwit dat elektronen pendelt." Kartal zegt, "In andere organismen kan dit patroon speciale eigenschappen verlenen aan de eiwitten waarin het zich bevindt. Dit is zeker iets om verder te onderzoeken."