Med förmågan att tömma tungmetaller från miljön och smälta en potent växthusgas, metanotrofa bakterier drar dubbelt när det gäller att städa upp miljön.

Men innan forskare kan utforska potentiella bevarandeapplikationer, de måste först förstå bakteriens grundläggande fysiologiska processer bättre. Northwestern University Amy C. Rosenzweig har nyligen konstruerat en annan del av pusslet. Hennes laboratorium har identifierat två aldrig tidigare studerade proteiner, kallas MbnB och MbnC, som delvis ansvarig för bakteriens inre arbete.

"Våra fynd sträcker sig långt bortom metanotrofa bakterier, "sade Rosenzweig, Weinberg Family Distinguished Professor of Life Sciences och professor i molekylär biovetenskap och kemi i Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences. "Dessa två proteiner finns i en rad andra bakterier, inklusive mänskliga patogener. "

Tidningen publiceras i morgon, 23 mars kl. i tidningen Vetenskap .

Metanotrofa bakterier, eller helt enkelt "metanotrofer, "ta koppar från miljön för att installera i molekylära maskiner som metaboliserar metan, förvandla den till metanol för mat. Att förvärva koppar, många metanotrofer utsöndrar en kemiskt modifierad peptid som kallas metanobaktin, som tätt binder till kopparjoner för att dra dem in i cellen. Tills nu, cellulära maskiner som driver bildandet av metanobaktin har varit föga förstått.

Rosenzweigs team upptäckte att två proteiner - MbnB och MbnC - är delvis ansvariga för produktionen av metanobaktin. Tillsammans, dessa proteiner bildar ett järninnehållande enzymkomplex som omvandlar en aminosyra till två organiska kemiska grupper. Denna kemi resulterar i metanobaktin, som rekryterar koppar i cellen. Rosenzweig och hennes team upptäckte också att dessa två proteiner driver metanobaktinproduktion i alla familjer av metanobaktinproducerande arter, inklusive icke-metanotrofer.

"Ett metallkrävande enzyms inblandning i bildandet av dessa typer av kemiska grupper är utan motstycke, och inget av de två proteinerna har studerats tidigare, "Sade Rosenzweig." Dessutom, liknande enzymer verkar produceras i andra sammanhang, tyder på att denna kemi är viktig utöver produktionen av metanobaktin. "

Denna upptäckt gör det lättare för forskare att studera metanobaktin eftersom de kan arbeta med proteinerna i provrör snarare än att manipulera hela levande mikroorganismer. Det för också världen närmare metanotrofernas lovande tillämpningar. Många föreställer sig att använda filter som är konstruerade från bakterierna för att skrubba metan ur atmosfären eller för att avlägsna metan från naturgasreserver. Men Rosenzweig tror att på grund av metanobaktinproduktion, metanotrofer har applikationer som sträcker sig längre än att städa upp miljön.

Eftersom metanobaktin binder koppar så hårt, det har undersökts som en behandling för Wilsons sjukdom, en sällsynt genetisk störning där patienternas kroppar inte kan eliminera koppar de intar i mat, så det ackumuleras i hjärnan och levern. Vissa forskare tror också att metanobaktin har antibakteriella egenskaper och kan användas i en ny klass av antibiotika.

"Nu när vi vet vilka mikrobiella gener och proteiner vi ska leta efter, och nu när vi vet vad några av de viktigaste proteinerna gör, vi kan effektivt förutsäga vilka arter som kommer att göra nya och olika metanobaktiner, "Rosenzweig sa." Och vi kan testa dessa föreningar för bioaktivitet. "

Studien har titeln "Biosyntesen av metanobaktin."