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Los investigadores determinan el eslabón perdido en la producción de óxido nítrico

Algunos microorganismos, los supuestos methanotrophs, hacen una vida oxidando el metano (CH4) al dióxido de carbono (CO2). El amoníaco (NH3) es estructural muy similar al metano, así los methanotrophs también co-metaboliza el nitrito del amoníaco y de la producción.

Mientras que este proceso fue observado en cultivos celulares, el mecanismo bioquímico subyacente no era entendido. Boran Kartal, culata de cilindro del grupo microbiano de la fisiología en el Max Planck Institute para la microbiología marina en Bremen, Alemania, y un grupo de científicos de la universidad de Radboud en Nimega, los Países Bajos, ahora luz del cobertizo en un eslabón perdido emocionante en el proceso: la producción de óxido nítrico (NO).

El óxido nítrico es una molécula altamente reactiva y tóxica con papeles fascinadores y versátiles en biología y química atmosférica. Es una molécula de la transmisión de señales, el precursor del óxido nitroso potente del gas de efecto invernadero (N2O), agota la capa de ozono en nuestra atmósfera, y un intermedio de la llave en el ciclo de nitrógeno global.

Ahora resulta que NINGUNA es también la llave para la supervivencia de los methanotrophs que hacen frente al amoníaco en el ambiente - que él hace cada vez más mientras que la entrada del fertilizante en la naturaleza aumenta. Cuando los methanotrophs co-metabolizan el amoníaco que producen inicialmente la hidroxilamina, que inhibe otros procesos metabólicos importantes, dando por resultado muerte celular.

Así, los methanotrophs necesitan librarse de la hidroxilamina tan rápido come sea posible. “Llevar una enzima hidroxilamina-que convierte es una cuestión de vida o muerte para los microbios de la metano-consumición”, Kartal dice.

Para su estudio, Kartal y sus colegas utilizaron una bacteria methanotrophic nombrada el fumariolicum de Methylacidiphilum, que origina de un pote volcánico del barro, caracterizado por temperaturas altas y el pH inferior, cerca del monte Vesubio en Italia.

De este microbio, purificamos una enzima de la óxidorreductasa de la hidroxilamina (mHAO). Fue creído previamente que la enzima del mHAO oxidaría la hidroxilamina al nitrito en methanotrophs. Ahora mostramos que produce real rápidamente NO”

Boran Kartal, culata de cilindro del grupo microbiano de la fisiología, Max Planck Institute para la microbiología marina

La enzima del mHAO es muy similar a la que está usada por los oxidantes “reales” del amoníaco, que es muy asombroso, como Kartal explica: “Está sin obstrucción ahora que enzimático no hay mucha diferencia entre las bacterias aerobias del amoníaco y el metano-oxidar. Usando esencialmente el mismo equipo de enzimas, los methanotrophs pueden actuar como oxidantes de hecho del amoníaco en el ambiente. No obstante, cómo estos microbios oxidan NO más lejos al nitrito sigue siendo desconocido.”

La adaptación de la enzima del mHAO a los potes volcánicos calientes del barro también está intrigando, Kartal cree: “En el nivel del aminoácido, el mHAO y sus contrapartes de los oxidantes del amoníaco sea muy similar, pero la proteína que aislamos de fumariolicum del M. prospera en las temperaturas hasta 80 el °C, °C casi 30 encima del grado óptimo de la temperatura de sus parientes amoníaco-oxidantes “reales”. La comprensión cómo las enzimas tan similares tienen de tales diversos grados óptimos y alcance de la temperatura será muy interesante investigar.”

Según Kartal, la producción de NO del amoníaco tiene otras implicaciones para los microbios de la metano-consumición: “Actualmente no hay methanotrophs sabidos que pueden hacer una vida fuera de la oxidación del amoníaco al nitrito vía NINGÚN, pero podría haber los methanotrophs ahí fuera que encontraron una manera de conectar la conversión del amoníaco al incremento de la célula.”

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.