Немецкие ученые протестировали действие нитрогеназ молибдена и нитрогеназ железа, выделенных из бактерии Rhodobacter capsulatus. Оказалось, что нитрогеназа железа в три раза эффективнее расщепляет углекислый газ, чем нитрогеназа молибдена. В будущем фотосинтезирующие бактерии могут использоваться для сокращения выбросов CO2 и развития углеродно-нейтрального производства. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Азот — один из основных строительных блоков клеток. Однако большая часть азота на Земле находится в газообразном N2 и химически непригодна для клеток. Только одно семейство ферментов способно превращать N2 в биодоступную форму аммиака (NH3): нитрогеназы. Они встречаются только в бактериях и археях. Недавно ученые обнаружили, что некоторые нитрогеназы воздействуют и на другой субстрат — они превращают парниковый газ CO2 в углеводороды и муравьиную кислоту. Все эти продукты полезны для промышленности и являются источниками энергии.
Немецкие ученые решили выяснить, насколько хорошо нитрогеназы расщепляют CO2 и N2 и могут ли они использоваться для достижения устойчивого, углеродно-нейтрального производства. Для этого исследователи сосредоточились на бактерии Rhodobacter capsulatus, содержащей два фермента: нитрогеназу молибдена (Mo) и нитрогеназу железа (Fe). Команда выделила обе нитрогеназы и сравнила их эффективность в сокращении выбросов CO2 с помощью биохимических тестов.
Оказалось, что нитрогеназа железа сокращает выбросы углекислого газа в три раза эффективнее фермента молибдена и производит муравьиную кислоту и метан при атмосферных концентрациях CO2 (0,02–0,045%). Затем ученые протестировали способность ферментов расщеплять углекислый газ и азот. Нитрогеназа молибдена быстрее расщепляла N2, а нитрогеназа железа — CO2. Исследователи предположили, что сокращение выбросов CO2 с помощью Fe-нитрогеназы может быть широко распространено в природе — в лабораторных условиях для этого процесса было достаточно углекислого газа, полученного естественным путем.
По словам авторов, фотосинтезирующие бактерии, такие как Rhodobacter capsulatus, могут использоваться для сокращения выбросов углекислого газа и перехода общества к устойчивой экономике.
«Идея заключается в том, что мы можем накапливать энергию солнечного света, улавливаемую фотосинтезирующим аппаратом микроорганизма, в углеводородах, вырабатываемых нитрогеназой. В будущем мы хотим продолжить разработку нитрогеназы железа, чтобы использовать ее для улавливания и утилизации CO2», — рассказал Йоханнес Ребелейн, руководитель исследования из Института наземной микробиологии Общества Макса Планка, Германия.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
