氧化菌处理有毒的硫化氢怎么样?

Methanotrophs-organisms,增加消费methane-seem适合缓解全球变暖,因为甲烷占30%的效果。然而,钻探地点,天然气主要是由甲烷,还含有硫化氢(H2年代),抑制氧化菌的生长。在一项新的研究中,研究人员发现,氧化菌甲基球菌属capsulatus浴室有一种酶,帮助它成长的少量的H2年代。

“硫化氢是一个主要的问题在石油和天然气行业。如果我们要发展生物解决方案解决甲烷排放,那么我们需要了解菌如何应对硫化氢,”Christopher Rao说(BSD / CABBI / GSE / MME),化学和生物分子工程学教授。“这项研究是第一个调查的菌重组他们的新陈代谢对硫化氢的反应。”

“甲烷氧化菌是主要的水槽在自然界中因为他们使用甲烷作为碳源,与其他细菌,如大肠杆菌,使用葡萄糖Sichong裴,前研究生饶和麦基(MME)实验室,和论文的第一作者。“通过研究氧化菌,我们可以理解,然后工程师他们增加甲烷消耗和帮助减少甲烷的温室效应”。

m . capsulatus浴目前用于商业目的的地方喂纯甲烷使单细胞蛋白质用于动物饲料。虽然细菌为此已经被广泛的研究,目前尚不清楚如何去做m . capsulatus浴执行天然气,除甲烷外,还含有二氧化碳、氮、硫化氢。

“硫化氢有毒和腐蚀性,石化行业将它从天然气,在一个叫“脱硫”的一步,”裴说。“然而,我们知道有菌生活在温泉,有高浓度的甲烷和硫化氢。这些细菌必须有一种天然的抗硫化合物,这意味着使用这些细菌减少脱硫过程,节省金钱。”

尽管其他研究人员已经研究了H2S的抑制效应m . capsulatus浴,他们只用生理测试测量细菌的增长速度在气体的存在。在当前的研究中,看着transcription-the过程细胞利用DNA信使rna在细胞进一步探讨硫化氢对这些细菌的新陈代谢的影响。

首先,研究人员使用不同浓度的硫化氢浓度所抑制。虽然m . capsulatus硫化氢浴可以增长0.1%,增长率减少0.5%和0.75%的浓度,而且他们完全抑制硫化氢1%。“我们正试图找到细菌可以容忍H2S的甜蜜点,不太紧张,”裴说。

研究人员然后用不同浓度的H这种细菌生长2年代,包括0%,0.1%,0.5%,和0.75%,看着RNA和小分子水平的变化。他们发现0.75%的H2年代,开关使用钙依赖的甲醇脱氢酶的细菌mxaFlanthanide-dependent甲醇脱氢酶xoxF。

“这些细菌生长在甲烷首先将它转化为甲醇,然后转化为甲醛的帮助下甲醇脱氢酶的酶,”裴说。“基因xoxF十年前被发现,它使用元素镧系元素。我们看到的转录xoxF相比增加了5倍mxaF。”

镧系元素通常是在非常低的浓度在nature-usually微摩尔的范围。那么,问题是为什么细菌依靠一种酶,利用镧系元素?“三十亿年前,地球的大气层主要包含甲烷和硫化氢。古老的微生物可能含有酶,习惯了这些恶劣的条件。一个假设是,继承了细菌xoxF基因,产生这种相对古老的酶,使他们能够喷出条件下函数。”

尽管这些细菌xoxF,他们主要依靠mxaF因为它是更有效率的。然而,研究人员表明,当这些细菌暴露在硫化,开关使用xoxF。“以前,这个开关只有当研究人员添加镧系元素,“裴说。“我相信,有一个有趣的机制背后的开关,这仅仅是一个拼图的。”

参考:裴年代,刘P,帕克哒,Mackie RI,饶简历。系统分析硫化氢的成长的影响甲基球菌属capsulatus浴。生物科技:Microbiol》。2022;106 (23):7879 - 7890。doi:10.1007 / s00253 - 022 - 12236 - y

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