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Os pesquisadores identificam o elo em falta na produção de óxido nítrico

Alguns micro-organismos, os methanotrophs assim chamados, fazem uma vida oxidando o metano (CH4) ao dióxido de carbono (CO2). A amônia (NH3) é estrutural muito similar ao metano, assim methanotrophs igualmente co-metaboliza o nitrito da amônia e do produto.

Quando este processo foi observado nas culturas celulares, o mecanismo bioquímico subjacente não foi compreendido. Boran Kartal, cabeça do grupo microbiano da fisiologia no Max Planck Institute para a microbiologia marinha em Brema, em Alemanha, e em um grupo de cientistas da universidade de Radboud em Nijmegen, os Países Baixos, agora luz da vertente em um elo em falta emocionante no processo: a produção de óxido nítrico (NO).

O óxido nítrico é uma molécula altamente reactiva e tóxica com papéis fascinantes e versáteis na biologia e na química atmosférica. É uma molécula da sinalização, o precursor do óxido nitroso do gás de estufa poderoso (N2O), esgota a camada de ozônio em nossa atmosfera, e um intermediário da chave no ciclo de nitrogênio global.

Despeja agora que NENHUMA é igualmente a chave para a sobrevivência dos methanotrophs que enfrentam a amônia no ambiente - que faz cada vez mais enquanto a entrada do adubo na natureza aumenta. Quando os methanotrophs co-metabolizarem a amônia que produzem inicialmente o hydroxylamine, que inibe outros processos metabólicos importantes, tendo por resultado a morte celular.

Assim, os methanotrophs precisam de obter livrados do hydroxylamine o mais rápido possível. “Levar uma enzima deconversão é uma matéria da vida ou morte para micróbios metano-comer”, Kartal diz.

Para seu estudo, Kartal e seus colegas usaram uma bactéria methanotrophic nomeada o fumariolicum de Methylacidiphilum, que origina de um potenciômetro vulcânico da lama, caracterizado por altas temperaturas e pelo baixo pH, à proximidade do Monte Vesúvio em Itália.

Deste micróbio, nós refinamos uma enzima da oxidorredutase do hydroxylamine (mHAO). Previamente acreditou-se que a enzima do mHAO oxidaria o hydroxylamine ao nitrito nos methanotrophs. Nós mostramos agora que produz realmente ràpida NÃO”

Boran Kartal, cabeça do grupo microbiano da fisiologia, Max Planck Institute para a microbiologia marinha

A enzima do mHAO é muito similar a essa usada por oxidizers “reais” da amônia, que é bastante surpreendente, como Kartal explica: “É agora claro que enzymatically não há muita diferença entre as bactérias aeróbias da amônia e da metano-oxidação. Usando essencialmente o mesmo grupo de enzimas, os methanotrophs podem actuar como oxidizers de facto da amônia no ambiente. Ainda, como estes micróbios oxidam NÃO mais ao nitrito permanece desconhecido.”

A adaptação da enzima do mHAO aos potenciômetros vulcânicos quentes da lama igualmente está intrigando, Kartal acredita: “No nível do ácido aminado, no mHAO e em suas contrapartes dos oxidizers da amônia seja muito similar, mas a proteína que nós nos isolamos do fumariolicum do M. prospera em temperaturas até 80 o °C, °C quase 30 acima da situação óptima da temperatura de seus parentes deoxidação “reais”. Compreender como as enzimas tão similares têm tais situações óptimas e escala diferentes da temperatura será muito interessante investigar.”

De acordo com Kartal, a produção de NÃO da amônia tem umas implicações mais adicionais para micróbios metano-comer: “Actualmente não há nenhum methanotrophs conhecido que pode fazer uma vida fora da oxidação da amônia ao nitrito através do NENHUM, mas poderia haver os methanotrophs lá fora que encontraram uma maneira de conectar a conversão da amônia ao crescimento da pilha.”

Source:
Journal reference:

Versantvoort, W., et al. (2020) Multiheme hydroxylamine oxidoreductases produce NO during ammonia oxidation in methanotrophs. Proceedings of National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2011299117.