Forskare har bestämt strukturen för ett unikt enzym, produceras av en art av metanätande bakterier, som omvandlar växthusgasen till metanol – ett mycket mångsidigt flytande bränsle och industriell produktingrediens.

Deras nya studie, publiceras i Journal of the American Chemical Society , är den första som rapporterar enzymets struktur, kallas lösligt metanmonooxygenas (sMMO), vid rumstemperatur i både reducerad och oxiderad form. Denna detaljerade strukturella information kommer att hjälpa forskare att designa effektiva katalysatorer för industriell metan till metanol omvandlingsprocesser.

"Vi kunde avslöja strukturen hos sMMO och se hur miljön för de två järnatomerna i enzymets aktiva plats förändras och stöder katalysen av denna utmanande kemiska reaktion, sa författaren Jan Kern, en bioforskare från Berkeley Lab. Processen "innebär att bryta en kol-vätebindning och införande av ett syre - omvandla ett kolväte till en alkohol. Dessutom, våra resultat visade värdet av att använda en röntgenfri elektronlaser (XFEL) i situationer där traditionell kristallografi inte är möjlig, i detta fall på grund av de reaktiva metallerna i mitten av enzymet."

Att studera sådana enzymer med traditionella röntgenmetoder ger vanligtvis felaktiga resultat på grund av strålningsskador. Genom att använda XFEL, forskarna kunde få korrekt strukturell information i de två oxidationstillstånden.

Bakterier som metaboliserar metan (metanotrofer) finns i mark och vattenmiljöer med lite eller inget syre. I dessa anaeroba livsmiljöer, bakterierna spelar en avgörande roll som kolåtervinnare; de omvandlar metan (CH ₄ ) till mer användbara molekyler som de och andra organismer är beroende av.