Los cient\u00edficos del MIT han determinado la estructura de una enzima que se encuentra en los microbios oce\u00e1nicos y pueden producir un precursor del metano.\u00a0Una enzima abundante en microbios marinos puede ser responsable de la producci\u00f3n del gas de efecto invernadero.<\/p>\n
Las actividades industriales y agr\u00edcolas producen grandes cantidades de metano, un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global.\u00a0Muchas bacterias tambi\u00e9n producen metano como un subproducto de su metabolismo.\u00a0Parte de este metano liberado naturalmente proviene del oc\u00e9ano, un fen\u00f3meno que ha desconcertado a los cient\u00edficos debido a que no se conocen organismos productores de metano que vivan cerca de la superficie del oc\u00e9ano.<\/p>\n
Un equipo de investigadores del MIT y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ha hecho un descubrimiento que podr\u00eda ayudar a responder a esta “paradoja del metano del oc\u00e9ano”. Primero, identificaron la estructura de una enzima que puede producir un compuesto que se sabe que es convertido a metano\u00a0Luego, usaron esa informaci\u00f3n para mostrar que esta enzima existe en algunos de los microbios marinos m\u00e1s abundantes.\u00a0Creen que este compuesto es probablemente la fuente de liberaci\u00f3n de gas metano en la atm\u00f3sfera sobre el oc\u00e9ano.<\/p>\n
El metano producido en el oc\u00e9ano representa alrededor del 4 por ciento del total que se descarga en la atm\u00f3sfera, y una mejor comprensi\u00f3n de d\u00f3nde proviene este metano podr\u00eda ayudar a los cient\u00edficos a explicar mejor su papel en el cambio clim\u00e1tico, dicen los investigadores.<\/p>\n
“Comprender el ciclo global del carbono es realmente importante, especialmente cuando se habla de cambio clim\u00e1tico”, dice Catherine Drennan, profesora de qu\u00edmica y biolog\u00eda del MIT e investigadora del Instituto M\u00e9dico Howard Hughes.\u00a0“\u00bfDe d\u00f3nde viene realmente el metano?\u00a0\u00bfC\u00f3mo se usa?\u00a0Comprender el flujo de la naturaleza es informaci\u00f3n importante para tener en todas esas discusiones “.<\/p>\n
Drennan y Wilfred van der Donk, profesor de qu\u00edmica en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, son los autores principales del art\u00edculo, que aparece en la edici\u00f3n en l\u00ednea del 7 de diciembre de\u00a0Science<\/em>\u00a0.\u00a0Los autores principales son David Born, un estudiante de posgrado en el MIT y la Universidad de Harvard, y Emily Ulrich, una estudiante de posgrado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.<\/p>\n Resolviendo el misterio<\/strong><\/p>\n Muchas bacterias producen metano como un subproducto de su metabolismo, pero la mayor\u00eda de estas bacterias viven en ambientes pobres en ox\u00edgeno como el oc\u00e9ano profundo o el tracto digestivo de los animales, no cerca de la superficie del oc\u00e9ano.<\/p>\n Hace varios a\u00f1os, van der Donk y William Metcalf, colega de la Universidad de Illinois, encontraron una posible pista sobre el misterio del metano marino: descubrieron una enzima microbiana que produce un compuesto llamado metilfosfonato, que puede convertirse en metano cuando una mol\u00e9cula de fosfato se escinde.\u00a0Esta enzima se encontr\u00f3 en un microbio llamado\u00a0Nitrosopumilus maritimus<\/em>\u00a0, que vive cerca de la superficie del oc\u00e9ano, pero la enzima no se identific\u00f3 f\u00e1cilmente en otros microbios oce\u00e1nicos como uno hubiera esperado.<\/p>\n El equipo de Van der Donk conoc\u00eda la secuencia gen\u00e9tica de la enzima, conocida como metilfosfonato sintasa (MPnS), que les permiti\u00f3 buscar otras versiones de la misma en los genomas de otros microbios.\u00a0Sin embargo, cada vez que encontraron una coincidencia potencial, la enzima result\u00f3 ser una enzima relacionada llamada hidroxietilfosfonato dioxigenasa (HEPD), que genera un producto que es muy similar al metilfosfonato pero que no puede escindirse para producir metano.<\/p>\n Van der Donk le pregunt\u00f3 a Drennan, un experto en determinar las estructuras qu\u00edmicas de las prote\u00ednas, si pod\u00eda tratar de revelar la estructura del MPnS, con la esperanza de que les ayudar\u00eda a encontrar m\u00e1s variantes de la enzima en otras bacterias.<\/p>\n Para encontrar la estructura, el equipo del MIT us\u00f3 cristalograf\u00eda de rayos X, que realizaron en una c\u00e1mara especial sin ox\u00edgeno.\u00a0Sab\u00edan que la enzima requiere ox\u00edgeno para catalizar la producci\u00f3n de metilfosfonato, por lo que al eliminar el ox\u00edgeno pudieron obtener instant\u00e1neas de la enzima, ya que se un\u00eda a los compa\u00f1eros de reacci\u00f3n necesarios, pero antes de que realizara la reacci\u00f3n.<\/p>\n Los investigadores compararon los datos de cristalograf\u00eda de MPnS con la enzima HEPD relacionada y encontraron una diferencia peque\u00f1a pero cr\u00edtica.\u00a0En el sitio activo de ambas enzimas (la parte de la prote\u00edna que cataliza las reacciones qu\u00edmicas), hay un amino\u00e1cido llamado glutamina.\u00a0En MPnS, esta mol\u00e9cula de glutamina se une al hierro, un cofactor necesario para la producci\u00f3n de metilfosfonato.\u00a0La glutamina se fija en una orientaci\u00f3n de uni\u00f3n al hierro por el amino\u00e1cido voluminoso isoleucina, que est\u00e1 directamente debajo de la glutamina en MPnS.\u00a0Sin embargo, en HEPD, la isoleucina es reemplazada por glicina, y la glutamina puede reordenarse para que ya no est\u00e9 unida al hierro.<\/p>\n “Est\u00e1bamos buscando diferencias que llevaran a diferentes productos, y esa fue la \u00fanica diferencia que vimos”, dice Born.\u00a0Adem\u00e1s, los investigadores encontraron que el cambio de la glicina en HEPD a isoleucina era suficiente para convertir la enzima en un MPnS.<\/p>\n Una enzima abundante<\/strong><\/p>\n Al buscar bases de datos de secuencias gen\u00e9ticas de miles de microbios, los investigadores encontraron cientos de enzimas con la misma configuraci\u00f3n estructural observada en su enzima MPnS original.\u00a0Adem\u00e1s, todos estos se encontraron en microbios que viven en el oc\u00e9ano, y uno se encontr\u00f3 en una cepa de un microbio oce\u00e1nico extremadamente abundante conocido como\u00a0Pelagibacter ubique.<\/em><\/p>\n “Este emocionante resultado se basa en estudios previos relacionados que muestran que el metabolismo del metilfosfonato puede conducir a la formaci\u00f3n de metano en el oc\u00e9ano oxigenado.\u00a0Como el metano es un potente gas de efecto invernadero con fuentes y sumideros poco conocidos en la superficie del oc\u00e9ano, los resultados de este estudio servir\u00e1n para facilitar una comprensi\u00f3n m\u00e1s completa del ciclo del metilfosfonato en la naturaleza “, dice David Karl, profesor de oceanograf\u00eda de la Universidad. de Hawai, que no particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n.<\/p>\n Todav\u00eda se desconoce qu\u00e9 funci\u00f3n la enzima MPnS y su producto sirven en las bacterias oce\u00e1nicas.\u00a0Se cree que los metilfosfonatos se incorporan a las mol\u00e9culas grasas llamadas fosfonol\u00edpidos, que son similares a los fosfol\u00edpidos que forman las membranas celulares.<\/p>\n “La funci\u00f3n de estos fosfonol\u00edpidos no est\u00e1 bien establecida, a pesar de que se sabe que existen desde hace d\u00e9cadas.\u00a0Esa es una pregunta realmente interesante para hacer “, dice Born.\u00a0“Ahora sabemos que est\u00e1n siendo producidos en grandes cantidades, especialmente en el oc\u00e9ano, pero en realidad no sabemos lo que hacen ni c\u00f3mo benefician al organismo en absoluto”.<\/p>\n Otra pregunta clave es c\u00f3mo la producci\u00f3n de metano por parte de estos organismos est\u00e1 influenciada por las condiciones ambientales en el oc\u00e9ano, incluida la temperatura y la contaminaci\u00f3n, como la escorrent\u00eda de fertilizantes.<\/p>\n “Sabemos que la escisi\u00f3n del metilfosfonato ocurre cuando los microbios carecen de f\u00f3sforo, pero tenemos que descubrir qu\u00e9 nutrientes est\u00e1n conectados a esto, y c\u00f3mo est\u00e1 eso conectado al pH del oc\u00e9ano, y c\u00f3mo est\u00e1 conectado a la temperatura del oc\u00e9ano, “Drennan dice.\u00a0“Necesitamos toda esa informaci\u00f3n para poder pensar en lo que estamos haciendo, para poder tomar decisiones inteligentes sobre la protecci\u00f3n de los oc\u00e9anos”.<\/p>\n La investigaci\u00f3n fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto M\u00e9dico Howard Hughes.<\/p>\n Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Los cient\u00edficos del MIT han determinado la estructura de una enzima que se encuentra en los microbios oce\u00e1nicos y pueden producir un precursor del metano.\u00a0Una enzima abundante en microbios marinos puede ser responsable de la producci\u00f3n del gas de efecto 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