Ein ultrastabiler, von Bakterien hergestellter Protein-Nanodraht liefert Anhaltspunkte zur Bekämpfung des Klimawandels

07.02.2023 - USA

Der beschleunigte Klimawandel ist eine große und akute Bedrohung für das Leben auf der Erde. Steigende Temperaturen sind Ursache für atmosphärisches Methan, das 30-mal stärker als_CO2 Wärme bindet. Mikroben sind für die Erzeugung der Hälfte dieses Methans verantwortlich, und erhöhte Temperaturen beschleunigen auch das mikrobielle Wachstum und produzieren so mehr Treibhausgase, als von den Pflanzen genutzt werden können, wodurch die Fähigkeit der Erde, als Kohlenstoffsenke zu fungieren, geschwächt wird und die globale Temperatur weiter steigt.

Ein möglicher Ausweg aus diesem Teufelskreis könnte eine andere Art von Mikroben sein, die bis zu 80 % des Methanflusses aus den die Erde schützenden Meeressedimenten aufnehmen. Wie Mikroben sowohl als größte Methanproduzenten als auch als Methankonsumenten fungieren, war bisher ein Rätsel, da sie im Labor nur sehr schwer zu untersuchen sind. In Nature Microbiology berichtet ein Team aus Yale unter der Leitung von Yangqi Gu und Nikhil Malvankar von der Abteilung Molekulare Biophysik und Biochemie am Microbial Sciences Institute über die überraschenden drahtähnlichen Eigenschaften eines Proteins, das dem von methanfressenden Mikroben verwendeten Protein sehr ähnlich ist.

Das Team hatte zuvor gezeigt, dass dieser Protein-Nanodraht die höchste bisher bekannte Leitfähigkeit aufweist, die es Bakterien ermöglicht, die höchste elektrische Leistung zu erzeugen. Bislang hatte jedoch noch niemand herausgefunden, wie Bakterien diese Drähte herstellen und warum sie eine so extrem hohe Leitfähigkeit aufweisen.

Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie konnten Yangqi und das Team die atomare Struktur der Nanodrähte sehen und entdeckten, dass die Hämatome dicht gepackt sind, um Elektronen sehr schnell und mit ultrahoher Stabilität zu bewegen. Das erklärt auch, wie diese Bakterien ohne sauerstoffähnliche, membranartige Moleküle überleben und Gemeinschaften bilden können, die Elektronen über die 100-fache Bakteriengröße hinaus schicken können. Yangqi und das Team bauten auch synthetisch Nanodrähte, um zu erklären, wie Bakterien Nanodrähte auf Anfrage herstellen.

"Wir nutzen diese Häm-Drähte zur Stromerzeugung und zur Bekämpfung des Klimawandels, indem wir verstehen, wie methanfressende Mikroben ähnliche Häm-Drähte nutzen", so Malvankar.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Originalveröffentlichung

Gu, Y., Guberman-Pfeffer, M.J., Srikanth, V. et al. Structure of Geobacter cytochrome OmcZ identifies mechanism of nanowire assembly and conductivity. Nat Microbiol 8, 284–298 (2023)

https://www.chemie.de/news/1179440/ein-ultrastabiler-von-bakterien-hergestellter-protein-nanodraht-liefert-anhaltspunkte-zur-bekaempfung-des-klimawandels.html

Originalveröffentlichung

Gu, Y., Guberman-Pfeffer, M.J., Srikanth, V. et al. Structure of Geobacter cytochrome OmcZ identifies mechanism of nanowire assembly and conductivity. Nat Microbiol 8, 284–298 (2023)

Themen