Азотазу глубоководной археи изучили при высокой температуре и без кислорода

Исследователи Max Planck изучили азотазу глубоководной археи Methanocaldococcus infernus, превращающей азот в аммиак при высокой температуре. В сообщении от 19 сентября фермент выделяли и анализировали без кислорода; часть структуры сохранялась даже при 98 °C. В молибденсодержащей азотазе наблюдали состояние реакции, известное у других вариантов. Это биохимическое исследование, а не готовая замена промышленному производству удобрений.

Methanocaldococcus infernus использует азотазу для превращения молекулярного азота в аммиак. Команда Института морской микробиологии Max Planck научилась культивировать архею и получать фиксацию азота выше 90 °C. Сам выделенный фермент начал разрушаться при 90 °C, но часть сохранялась при 98 °C; стабильность и активность здесь разные свойства.

Без кислорода от культуры до структуры

Фермент очищали непосредственно из микроорганизма, затем изучали биохимию и структуру. Все этапы требовали бескислородных условий, поскольку кислород необратимо повреждает металлические кофакторы. После кристаллизации мощное рентгеновское излучение синхротрона позволило определить структуру почти на атомном уровне.

Азотаза соединяла черты молибденовых, ванадиевых и железных семейств. В ней подтвердили молибден и увидели состояние реакции, которое ранее наблюдали только в двух других семействах. Это поддерживает предположение об общем механизме фиксации азота, без окончательного установления эволюционной истории фермента.

Авторы рассматривают возможное биотехнологическое использование таких микроорганизмов для получения аммиака и метана. Однако в описанном исследовании не представлен производственный расчёт или промышленный выход продукта. Термостойкость полезна для анализа фермента и сама по себе не доказывает экономичность будущего процесса.