Methanotrofen, bacteriën die bekend staan ​​om hun vermogen om methaan te oxideren, gebruiken verschillende strategieën om om te gaan met de toxische effecten van waterstofsulfide (H2S) dat tijdens het proces ontstaat. Deze strategieën omvatten:

H2S-oxidatie :Methanotrofen bezitten enzymen, zoals sulfidechinonreductase (SQR) of sulfidedehydrogenase, waardoor ze H2S kunnen oxideren tot elementair zwavel of sulfaat. Deze enzymatische omzetting ontgift H2S, waardoor de accumulatie ervan tot schadelijke niveaus wordt voorkomen.

Zwavelopslag :Methanotrofen accumuleren elementair zwavel als intracellulaire korrels. Deze korrels dienen als reservoir voor het tijdelijk opslaan van overtollige zwavel afkomstig van H2S-oxidatie. Als de omstandigheden gunstig zijn, kan de opgeslagen zwavel verder worden geoxideerd tot sulfaat, waarbij energie vrijkomt.

S-Adenosyl Methionine (SAM) traject :Sommige methanotrofen gebruiken de SAM-route om H2S in cellulaire componenten te assimileren. In deze route wordt H2S omgezet in SAM, een universele methyldonor die betrokken is bij verschillende cellulaire processen. Deze opname van H2S in SAM helpt bij de ontgifting en het gebruik ervan voor biosynthetische reacties.

Gasblaasjesvorming :Methanotrofen kunnen gasblaasjes vormen, dit zijn op eiwitten gebaseerde structuren die zich ophopen in hun cellen. Deze gasblaasjes helpen de cellen te drijven en dichter bij het lucht-watergrensvlak te komen, waar zuurstof en methaan overvloediger aanwezig zijn. Deze positioneringsstrategie zorgt ervoor dat methanotrofen kunnen ontsnappen uit omgevingen met hoge H2S-concentraties.

Productie van waterstofperoxide :Sommige methanotrofen produceren waterstofperoxide (H2O2) als bijproduct van methaanoxidatie. H2O2 kan reageren met H2S om elementair zwavel en water te vormen. Deze reactie draagt ​​bij aan de ontgifting van H2S en vermindert de potentiële schadelijke effecten ervan.

Zwavelassimilatiepaden :Methanotrofen gebruiken verschillende zwavelassimilatieroutes om geoxideerde zwavelverbindingen, zoals sulfaat of thiosulfaat, om te zetten in cellulaire bestanddelen. Deze routes stellen hen in staat zwavel op te nemen in essentiële biomoleculen zoals eiwitten en co-enzymen, waardoor de toxische effecten van H2S worden verzacht en tegelijkertijd wordt voldaan aan de cellulaire zwavelvereisten.

Door deze strategieën toe te passen kunnen methanotrofen omgevingen met verhoogde H2S-niveaus tolereren en zelfs gedijen, waardoor ze een cruciale rol kunnen spelen in de mondiale cyclus van koolstof en zwavel.