由于能夠從環(huán)境中汲取重金屬并吸收一種強效的溫室氣體,甲烷氧化菌(methanotrophic bacteria)在清理環(huán)境時具備雙重功能。但在能夠探究潛在的環(huán)境保護應用之前,人們首先必須更好地理解這種細菌的基本生理過程。
甲烷氧化菌將來自環(huán)境的銅組裝到對甲烷進行代謝的分子機器中,從而將甲烷轉化為甲醇。 為了獲得銅,許多甲烷氧化菌分泌一種被稱作甲烷氧化菌素(methanobactin)的化學修飾肽,它緊緊地結合著銅離子,將銅離子招募到細胞中。迄今為止,人們對促進甲烷桿菌素形成的細胞機器知之甚少。
在一項新的研究中,美國西北大學的Amy C. Rosenzweig及其同事們鑒定出兩種之前從未研究過的蛋白:MbnB和MbnC,它們部分上負責這種細菌的內(nèi)部運作。這兩種蛋白一起形成一種含鐵酶復合物,這種含鐵酶復合物將一種氨基酸轉化為兩種化學基團。這種化學反應產(chǎn)生甲烷氧化菌素。作為一種銅載體,甲烷氧化菌素將銅招募到細胞中。Rosenzweig團隊還發(fā)現(xiàn)這兩種蛋白促進所有產(chǎn)生甲烷氧化菌素的細菌物種(包括非甲烷氧化菌)產(chǎn)生這種銅載體。相關研究結果發(fā)表在2018年3月23日的Science期刊上,論文標題為“The biosynthesis of methanobactin”。
Rosenzweig說,“一種需要金屬的酶參與形成這些類型的化學基團是史無前例的,而且這兩種蛋白之前都未被研究過。再者,類似的酶似乎是在其他的情況下產(chǎn)生的,這提示著這種化學反應的重要性并不僅在產(chǎn)生甲烷氧化菌素。”
這一發(fā)現(xiàn)使得科學家們更容易研究甲烷氧化菌素,這是因為他們能夠在試管中使用這些蛋白而不用操縱整個活的微生物。它還使世界朝甲烷氧化菌的有前景的應用更接近一步。許多人想象著利用由這種細菌構建的過濾器將甲烷從大氣中除去,或者協(xié)助除去天然氣儲備中的甲烷。但是,Rosenzweig認為,鑒于能夠產(chǎn)生甲烷桿菌素,甲烷氧化菌的應用范圍并不局限于環(huán)境清理。
鑒于甲烷氧化菌素如此緊緊地結合著銅離子,它可作為威爾遜病(Wilson disease)的一種治療方法加以研究。威爾遜病是一種罕見的遺傳疾病,它讓患者的身體無法消除在食物中攝取的銅,因此攝取的銅聚集在大腦和肝臟中。一些人也認為甲烷氧化菌素具有抗菌性,因而可能作為一類新的抗生素加以使用。
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