東英吉利大學(xué)的一項(xiàng)新研究揭示了土壤細(xì)菌如何構(gòu)建唯一已知的酶，用于破壞強(qiáng)效的全球變暖和臭氧消耗氣體一氧化二氮。

除了二氧化碳(CO2)和甲烷之外，溫室氣體一氧化二氮(N2O)，通常被稱為“笑氣”，現(xiàn)在引起了人們的極大關(guān)注，國(guó)際上對(duì)減少排放的關(guān)注也很多。

希望今天發(fā)表在“化學(xué)科學(xué)”雜志上的研究結(jié)果將有助于為緩解這種氣候變化氣體的破壞性影響的戰(zhàn)略鋪平道路。

ñ2O具有大約300倍的CO的全球變暖潛能值2和停留在大氣中約120年間，它占占總溫室氣體的百分之九點(diǎn)左右。

它還以與現(xiàn)在禁用的氯氟烴(CFCs)相似的效力破壞臭氧層。

隨著微生物分解添加到農(nóng)業(yè)土壤中的合成氮肥，以滿足不斷增加的全球人口的食物供應(yīng)需求，N2O的大氣水平逐年上升。

來(lái)自UEA化學(xué)學(xué)院的Nick Le Brun教授說(shuō)：“眾所周知，在氧氣(O2)有限的環(huán)境中，一些細(xì)菌可以'呼吸'N2O.

“這種能力完全依賴于一種名為'一氧化二氮還原酶'的酶，這種酶是已知的唯一能夠破壞N2O的酶。因此，控制這種氣候變化氣體的水平非常重要。

“我們想了解更多有關(guān)土壤細(xì)菌如何使用這種酶來(lái)破壞一氧化二氮的信息。”

消耗N2O的酶部分(稱為“活性位點(diǎn)”)在生物學(xué)中是獨(dú)特的，由銅和硫的復(fù)雜排列(硫化銅簇)組成。到目前為止，人們一直缺乏關(guān)于如何通過(guò)細(xì)菌構(gòu)建這種不尋常的活性位點(diǎn)的知識(shí)。

UEA團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種叫做NosL的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)是組裝銅 - 硫化物簇活性位點(diǎn)所必需的，并使酶活化。

他們發(fā)現(xiàn)缺乏NosL的細(xì)菌仍產(chǎn)生酶，但它含有較少的硫化銅活性位點(diǎn)。此外，當(dāng)相同的細(xì)菌與供應(yīng)短缺的銅一起生長(zhǎng)時(shí)，酶的活性位點(diǎn)完全不存在。

該團(tuán)隊(duì)還表明，NosL是一種銅結(jié)合蛋白，表明它可直接作用于銅的供應(yīng)，用于組裝硫化銅簇活性位點(diǎn)。

Le Brun教授說(shuō)：“NosL功能的發(fā)現(xiàn)是了解如何組裝氧化亞氮還原酶的獨(dú)特活性位點(diǎn)的第一步。這是關(guān)鍵信息，因?yàn)楫?dāng)裝配出錯(cuò)時(shí)，無(wú)活性酶會(huì)導(dǎo)致N2O釋放。進(jìn)入大氣層。“

UEA團(tuán)隊(duì)由UEA生物科學(xué)學(xué)院的Nick Le Brun教授和Andy Gates博士領(lǐng)導(dǎo)，并包括大學(xué)副校長(zhǎng)David Richardson教授 - 也來(lái)自生物科學(xué)學(xué)院。它們是國(guó)際歐盟網(wǎng)絡(luò)的一部分，專注于了解N2O和氮循環(huán)的不同方面。

蓋茨博士說(shuō)：“社會(huì)普遍意識(shí)到解決二氧化碳排放問(wèn)題的必要性，但氧化亞氮現(xiàn)在正成為一個(gè)緊迫的全球關(guān)注點(diǎn)，需要具有不同技能的研究人員共同努力，以防止氣候變化的進(jìn)一步破壞性影響。

“隨著人們?cè)絹?lái)越了解制造和破壞N2O的酶，我們?cè)絹?lái)越接近能夠制定戰(zhàn)略，以減輕這種氣候變化氣體對(duì)地球環(huán)境的破壞性影響。”