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甲烷氧化菌在清理環(huán)境方面具有雙重作用

點(diǎn)擊次數(shù)：234 發(fā)布時(shí)間：2019/8/8

由于能夠從環(huán)境中汲取重金屬并消化強(qiáng)效溫室氣體，甲烷氧化菌在清理環(huán)境方面具有雙重作用。

但在研究人員探索潛在的保護(hù)應(yīng)用之前，他們首先必須更好地了解細(xì)菌的基本生理過程。西北大學(xué)的Amy C. Rosenzweig*近構(gòu)建了另一個(gè)難題部分。她的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了兩種從未研究過的蛋白質(zhì)，稱為MbnB和MbnC，它們是細(xì)菌內(nèi)部運(yùn)作的部分原因。

“我們的研究結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了甲烷氧化菌，”溫森堡家族杰出生命科學(xué)教授，西北大學(xué)Weinberg藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院分子生物科學(xué)與化學(xué)教授Rosenzweig說。“這兩種蛋白質(zhì)存在于一系列其他細(xì)菌中，包括人類病原體。”

該論文將于3月23日在科學(xué)雜志上發(fā)表。

甲烷營養(yǎng)細(xì)菌，或更簡單地“甲烷氧化菌”，從環(huán)境中取出銅，安裝到代謝甲烷的分子機(jī)器中，將其轉(zhuǎn)化為甲醇作為食物。為了獲得銅，許多甲烷氧化菌分泌一種化學(xué)修飾的肽，稱為甲烷菌素，它與銅離子緊密結(jié)合，將它們吸入細(xì)胞。到目前為止，很少有人了解驅(qū)動(dòng)甲烷菌素形成的細(xì)胞機(jī)器。

Rosenzweig的研究小組發(fā)現(xiàn)，兩種蛋白質(zhì)－－MbnB和MbnC - 是產(chǎn)生甲醇菌素的部分原因。這些蛋白質(zhì)一起形成含鐵的酶復(fù)合物，其將氨基酸轉(zhuǎn)化為兩個(gè)有機(jī)化學(xué)基團(tuán)。這種化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌素，它將銅引入細(xì)胞。Rosenzweig和她的團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這兩種蛋白質(zhì)可驅(qū)動(dòng)產(chǎn)甲烷菌素的所有家族產(chǎn)生甲烷菌素，包括非甲烷氧化菌。

“需要金屬的酶在形成這些類型的化學(xué)基團(tuán)中的作用是前所未有的，以前兩種蛋白質(zhì)都沒有被研究過，”Rosenzweig說。“此外，類似的酶似乎在其他環(huán)境中產(chǎn)生，這表明這種化學(xué)反應(yīng)超出了甲烷菌素的產(chǎn)生。”

這一發(fā)現(xiàn)使研究人員更容易研究甲烷菌素，因?yàn)樗鼈兛梢耘c試管中的蛋白質(zhì)配合使用，而不是操縱整個(gè)活微生物。它還使世界更接近甲烷氧化菌的有前途的應(yīng)用。許多人想象使用由細(xì)菌構(gòu)建的過濾器將甲烷從大氣中洗去或幫助從天然氣儲(chǔ)備中去除甲烷。但Rosenzweig認(rèn)為，由于甲烷菌素的產(chǎn)生，甲烷氧化菌的應(yīng)用范圍不僅僅是清潔環(huán)境。

因?yàn)閙ethanobactin如此緊密地結(jié)合銅，所以它已經(jīng)被研究作為Wilson病的治療，Wilson病是一種罕見的遺傳疾病，其中患者的身體不能消除它們攝入食物中的銅，因此它在腦和肝臟中累積。一些研究人員還認(rèn)為，甲烷菌素具有抗菌特性，可用于一類新的抗生素。

“現(xiàn)在我們知道要尋找哪些微生物基因和蛋白質(zhì)，現(xiàn)在我們知道一些關(guān)鍵蛋白質(zhì)的作用，我們可以有效地預(yù)測哪些物種會(huì)產(chǎn)生新的和不同的產(chǎn)甲酰菌素，”Rosenzweig說。“我們可以測試這些化合物的生物活性。”

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