Kända för sin förmåga att ta bort metan från miljön och omvandla det till ett användbart bränsle, metanotrofa bakterier har länge fascinerat forskare. Men hur, exakt, dessa bakterier naturligt utföra en sådan komplex reaktion har varit ett mysterium.

Nu har ett tvärvetenskapligt team vid Northwestern University funnit att enzymet som är ansvarigt för metan-metanolomvandlingen katalyserar denna reaktion på en plats som bara innehåller en kopparjon.

Detta fynd kan leda till nydesignade, Mänskliggjorda katalysatorer som kan omvandla metan – en mycket potent växthusgas – till lättanvändbar metanol med samma lätta mekanism.

"Identiteten och strukturen hos metalljonerna som är ansvariga för katalys har förblivit svårfångade i årtionden, " sa Northwesterns Amy C. Rosenzweig, medförfattare till studien. "Vår studie ger ett stort steg framåt för att förstå hur bakterier omvandlar metan till metanol."

"Genom att identifiera vilken typ av kopparcentrum det handlar om, vi har lagt grunden för att bestämma hur naturen utför en av sina mest utmanande reaktioner, " sa Brian M. Hoffman, co-senior författare.

Studien publiceras på fredag, 10 maj i journalen Vetenskap . Rosenzweig är Weinberg Family Distinguished Professor of Life Sciences vid Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences. Hoffman är Charles E. och Emma H. ​​Morrison professor i kemi vid Weinberg.

Genom att oxidera metan och omvandla det till metanol, metanotrofa bakterier (eller "metanotrofer") kan fylla ett till två slag. De tar inte bara bort en skadlig växthusgas från miljön, de genererar också en lättanvändbar, hållbart bränsle för bilar, el med mera.

Nuvarande industriella processer för att katalysera en metan-till-metanol-reaktion kräver enormt tryck och extrema temperaturer, når högre än 1, 300 grader Celsius. Metanotrofer, dock, utför reaktionen vid rumstemperatur och "gratis".

"Medan kopparplatser är kända för att katalysera omvandling av metan till metanol i mänskligt tillverkade material, metan-till-metanol-katalys på ett monokopparställe under omgivande förhållanden saknar motstycke, sade Matthew O. Ross, en doktorand med råd av Rosenzweig och Hoffman och tidningens första författare. "Om vi ​​kan utveckla en fullständig förståelse för hur de utför denna omvandling under så milda förhållanden, vi kan optimera våra egna katalysatorer."

Studien har titeln "Partikelformigt metanmonooxygenas innehåller endast mononukleära kopparcentra."