Wichtiger Prozess bei biologischer Methanbildung erklärt

24.02.2017 - Großbritannien

Methan ist das Hauptprodukt der Biogasherstellung in Biogasanlagen, in denen es zur Energiegewinnung erzeugt wird. Zugleich gilt Methan auch als effektives Treibhausgas, denn es hat eine 25-mal stärkere Wirkung als Kohlendioxid. Die in der Natur für die Methanproduktion verantwortlichen Mikroorganismen produzieren jährlich ca. 1 Milliarde Tonnen Methan, wovon etwa ein Drittel in die Atmosphäre entweicht. Für die Bildung des Methans ist ein sehr spezielles Molekül als Katalysator notwendig. Forscher der Universität Leipzig haben nun in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Kent in England entdeckt, wie dieser essentielle "Methankatalysator" gebildet wird.

Methan trägt auch zur Klimaerwärmung bei, wenn es vermehrt freigesetzt wird. In Biogasanlagen und Faultürmen von Kläranlagen wird es als Energiequelle erzeugt, wobei hier die gleichen Organismen für die Methanbildung verantwortlich sind wie in der Natur. Das natürlich gebildete Methan wird teilweise in Erdgasdepots oder als Methaneis am Meeresboden eingelagert. "Die biologische Methanbildung ist ein wichtiger Prozess beim globalen Kohlenstoff- beziehungsweise Biomassekreislauf. Es wird von spezialisierten, unter anaeroben Bedingungen lebenden Mikroorganismen gebildet. Diese Organismen sind unter anderem in den Sedimenten von Seen oder Sümpfen zu finden oder beispielsweise im Verdauungstrakt von Wiederkäuern", erklärt Prof. Dr. Gunhild Layer vom Institut für Biochemie der Universität Leipzig.

Um Methan bilden zu können, benötigen diese Mikroorganismen ein spezielles Protein. Dieses enthält ein zusätzliches Molekül, das Coenzym F₄₃₀, das für die Methanbildung essentiell ist. Die chemische Struktur des gelben Coenzyms F₄₃₀ ist verwandt mit den Strukturen des roten Blutfarbstoffs und des Chlorophylls (grüner Pflanzenfarbstoff). Über die Bildung dieses Coenzyms F₄₃₀ war bisher nur wenig bekannt.

Die Leipziger Biochemiker um Prof. Dr. Gunhild Layer konnten nun in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Martin Warren in Canterbury, (Großbritannien) aufklären, wie das Coenzym F₄₃₀ gebildet wird. Die an der Synthese beteiligten Proteine wurden einzeln produziert, gereinigt und auf ihre Aktivität hin getestet. Damit gelang es zum ersten Mal, das Coenzym F₄₃₀ im Reagenzglas herzustellen. "Es war ein langer und schwieriger Weg bis zur kompletten enzymatischen Synthese des Coenzyms F₄₃₀, aber die Mühe hat sich gelohnt", sagt Prof. Layer. Und Prof. Warren ergänzt: "Die Aufklärung des Biosynthesewegs für Coenzym F₄₃₀ vervollständigt unser Wissen über die Bildung der sogenannten 'Farbstoffe des Lebens' zu denen auch Coenzym F₄₃₀ gehört."

Originalveröffentlichung

Simon J. Moore, Sven T. Sowa, Christopher Schuchardt, Evelyne Deery, Andrew D. Lawrence, José Vazquez Ramos, Susan Billig, Claudia Birkemeyer, Peter T. Chivers, Mark J. Howard, Stephen E. J. Rigby, Gunhild Layer & Martin J. Warren; "Elucidation of the biosynthesis of the methane catalyst coenzyme F430";

https://www.bionity.com/de/news/162070/wichtiger-prozess-bei-biologischer-methanbildung-erklaert.html