Обильный фермент морских микробов может отвечать за производство океанического метана

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне определили структуру ключевого фермента, который может объяснить давнюю загадку происхождения метана в поверхностных слоях океана. Фермент метилфосфонатсинтаза (MPnS), производящий соединение-предшественник метана, оказался широко распространен среди самых многочисленных морских микроорганизмов.

Это открытие важно, поскольку океан ответственен примерно за 4% глобальных выбросов метана в атмосферу, а источник этого парникового газа в богатых кислородом поверхностных водах до сих пор был неизвестен. Понимание механизмов его образования критически важно для точного моделирования углеродного цикла и прогнозирования изменения климата.

«Понимание глобального углеродного цикла действительно важно, особенно когда речь идет об изменении климата, — говорит профессор MIT Кэтрин Дреннан. — Откуда на самом деле берется метан? Как он используется? Понимание природных потоков — это важная информация для всех этих обсуждений».

Ключевым шагом стало определение с помощью рентгеновской кристаллографии структуры MPnS и сравнение его с похожим ферментом HEPD. Ученые обнаружили одну небольшую, но критическую разницу в активном центре: аминокислота изолейцин в MPnS фиксирует другую аминокислоту, глутамин, в положении, связывающем железо, что необходимо для производства метилфосфоната. Замена изолейцина на глицин в HEPD лишает фермент этой способности. Поиск в генетических базах данных выявил сотни вариантов MPnS у морских микробов, включая чрезвычайно распространенный вид Pelagibacter ubique.