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研究发现了古细菌产乙烯和甲烷的关键类酶系统

研究发现了古细菌产乙烯和甲烷的关键类酶系统

作者: 宋宵因 | 来源:发表于2023-07-22 06:19 被阅读0次

    宋宵因从吃到用了解酶——研究发现了古细菌产乙烯和甲烷的关键类酶系统

    众所周知,古细菌是产沼气的主要菌种,过去人们不清楚古细菌合成乙烯和甲烷是通过什么系统实现的。近日,一项发表在《科学》杂志上的研究为我们揭示了这一过程的关键角色——一种名为类氮酶的酶类系统。

    这一途径存在于许多物种中,它使用一种不同于已知固氮酶和固氮样还原酶的类氮还原酶,具体作用是破坏C-S键,以减少普遍存在的和可感知的挥发性有机硫化合物,如二甲基硫化物和(2—甲基硫)乙醇。释放出的甲硫醇作为直接的蛋氨酸的前兆,乙烯或甲烷释放到环境中。

    甲硫氨酸是一种含硫的氨基酸,在生物体内的作用至关重要,是蛋白质合成的基础。乙烯是一种植物激素,对植物的生长发育起着重要调节作用。甲烷则是一种常见的温室气体,同时也在微生物的能量代谢中发挥着重要作用。

    过去,我们只知道这些化合物是在生物体内由酶催化形成的,但具体的催化机制一直不清楚。这项研究通过实验证据,证明了类氮酶系统能够催化这些化合物的高效合成。

    类氮酶系统是一种能够将氮气转化为氮化合物的高效酶类。在这个过程中,类氮酶系统中的铁蛋白能够选择性地结合氮气,并将其转化为氮化合物。这个过程所需的能量非常少,远低于通过化学方法转化氮气的能量需求。

    研究团队通过基因测序和蛋白质组学分析,找到了类氮酶系统中的关键元件。通过突变实验,他们发现这些关键元件的突变会显著降低类氮酶系统的催化效率。这为进一步优化类氮酶系统的催化性能提供了重要的参考。

    这个发现也为化学工业提供了一种新的类酶系统。通过类氮酶系统,我们可以高效地生产出甲硫氨酸、乙烯和甲烷,这在人工合成有机物领域具有重大意义。如果该类氮酶系统能大规模商业化生产应用,将会给生物天然气领域带来革命性的突破。

    总之,这项研究为我们揭示了类氮酶系统在生物合成甲硫氨酸、乙烯和甲烷中的作用,为我们提供了新的理解氮元素代谢的方式。同时,也为未来的化学工业提供了新的可能性。在未来的研究中,我们期待看到类氮酶系统在更多领域的应用,为我们的生活带来更多惊喜。

    参考文献:

    [1] Smith, Dayna R., et al. "A nitrogenase-like enzyme system catalyzes methionine, ethylene, and methane biogenesis." Science, vol. 369, no. 6500, 2020, pp. 1094-1098.

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