Tre tillstånd i mognadsapparaten för N2 O-reduktas:Ett komplex av proteinerna NosF (gul), NosY (röd) och NosD (grön) ändrar sin konformation genom att förbruka biokemisk energi och kan därmed ta över en kopparjon från transportproteinet NosL (blå) och föra den vidare till enzymet i nästa steg. Kredit:Du och Lü Labs, Van Andel Institute
Ett enzym som bekämpar växthusgasen lustgas (N2 O) kan en dag ge forskare ett kraftfullt nytt verktyg för att minska mängden gas i atmosfären, delvis tack vare nya rön publicerade idag i Nature .
Studien beskriver hur enzymet-N2 O-reduktas – är sammansatt och ger viktiga insikter om dess förmåga att omvandla lustgas till ofarligt kväve och vatten. Forskningen leddes tillsammans av VAI-docent Juan Du, Ph.D., VAI-docent Wei Lü, Ph.D., och University of Freiburg Professor Oliver Einsle, Ph.D.
"Att ta itu med växthusgaser är en massiv, mångfacetterad strävan. Dagens resultat är ett tidigt men viktigt steg mot utvecklingen av ett annat verktyg för att potentiellt bekämpa en bidragande orsak till klimatförändringen," sa Du.
Växthusgaser fångar värme i jordens atmosfär och bidrar till att öka den globala temperaturen. Lustgas står bara för cirka 7 % av de växthusgaser som produceras av mänskliga aktiviteter men dess påverkan är 300 gånger så stor som den vanligaste växthusgasen, koldioxid. Lustgas genereras oftast av jordbruksmetoder, såsom användningen av kvävegödselmedel, enligt U.S. Environmental Protection Agency. Det kan finnas kvar i atmosfären i mer än ett sekel.
N2 O-reduktas används av vissa mikrober för att bryta ner kvävebaserade molekyler som en del av jordens naturliga kvävecykel. Användning av kvävetunga gödningsmedel kan överväldiga dessa mikrobers förmåga att helt dämpa dikväveoxid, vilket gör att den kan fly ut i atmosfären. Att förstå exakt hur detta händer är ett avgörande steg mot strategier för att förmedla lustgas och på så sätt minska atmosfäriska nivåer.
Studien fokuserade på N2 O-reduktasets struktur och hur det interagerar med andra molekylära komplex. Med hjälp av en mängd kartläggnings- och modelleringstekniker upptäckte teamet att N2 O-reduktas fungerar som en ledning som omvandlar kemisk energi till mekanisk energi, vilket i sin tur driver leveransen av kopparjoner som krävs för att skapa mer N2 O reduktas.
Fynden omformar en decennium gammal tro om detta avgörande koppartillförselsystem och avslöjar ett nytt arbetssätt för liknande molekyler. Även om ytterligare forskning behövs ger resultaten en detaljerad plan som kan omsättas i framtida miljösaneringsstrategier. + Utforska vidare
