Microbiële productie van methaan uit organisch materiaal is een essentieel proces in de wereldwijde koolstofcyclus en een belangrijke bron van hernieuwbare energie. Dit natuurlijke proces is gebaseerd op een coöperatieve interactie tussen verschillende soorten micro-organismen:de fermenterende bacteriën en de methaanproducerende archaea. De eerste zet zogenaamde primaire fermentatieproducten om uit biomassa-ontleding, het opnemen van vetzuren in tussenproducten zoals azijnzuur, formaat of H ₂ .

Gespecialiseerde archaea kunnen er dan methaan uit vormen. De syntrofische interactie van fermenterende bacteriën met methanogene archaea is cruciaal voor de wereldwijd relevante omzetting van biomassa in methaan. Echter, wetenschappers hebben nog niet duidelijk kunnen maken hoe de oxidatie van verzadigde vetzuren kan worden gekoppeld aan de thermodynamisch zeer ongunstige reductie van CO ₂ tot methaan en hoe een dergelijk proces de groei van beide betrokken micro-organismen mogelijk kan maken. Een onderzoeksteam van de Universiteit van Freiburg, de Technische Universiteit van Darmstadt en de Universiteit van Bern in Zwitserland onder leiding van Prof. Dr. Matthias Boll van het Instituut voor Biologie II van de Universiteit van Freiburg hebben nu een cruciale stap in dit proces kunnen ontdekken:ze hebben de ontbrekende enzymatische link gevonden en zijn functie, waardoor methaanvorming uit vetzuren energetisch traceerbaar is. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

Onderzoek naar oxidoreductase

De wetenschappers onderzochten een voorheen niet-gekarakteriseerd membraangebonden oxidoreductase (EMO) van de fermenterende bacterie Syntrophus aciditrophicus. Ze leverden biochemisch bewijs dat de heem-b-cofactoren van dit membraangebonden oxidoreductase en een gemodificeerd chinon met perfect op elkaar afgestemde redoxpotentialen de belangrijkste spelers zijn in dit microbiële proces. Bioinformatica-analyses suggereren ook dat deze oxidoreductasen wijd verspreid zijn in prokaryoten, organismen zoals bacteriën en archaea waarvan de cellen geen kern hebben. "De resultaten dichten niet alleen onze kenniskloof over de omzetting van biomassa naar methaan, " legt Boll uit. "We kunnen bovendien EMO's identificeren als voorheen over het hoofd gezien belangrijke componenten van het lipidenmetabolisme in de overgrote meerderheid van alle micro-organismen."