Eindelijk wordt duidelijk hoe methanogene bacteriën coënzym F₄₃₀ synthetiseren, een essentieel gereedschap voor de omzetting van koolstofdioxide in methaan. Nu weten we dus ook welke genen je moet transplanteren als je dit coënzym wilt laten aanmaken door een andere soort, blijkt uit een publicatie in Nature.

F₄₃₀ is een organonikkelcomplex op basis van een cyclisch tetrapyrrool, dezelfde structuur die je ook in heem en chlorofyl aantreft. Het werkt samen met het enzym methyl-coënzym M reductase, en geschat wordt dat dit duo wereldwijd een miljard ton methaan per jaar produceert. Ongeveer eenderde daarvan ontsnapt in de atmosfeer en levert zo een belangrijke bijdrage aan het niet door mensen veroorzaakte deel van het broeikaseffect: methaan is immers een sterker broeikasgas dan CO₂.

Dat bacteriële methaan zou ook kunnen dienen als klimaatneutraal alternatief voor Gronings aardgas. Als je het opvangt en verbrandt krijg je evenveel CO₂ terug als de bacteriën er eerder in hebben gestopt. Maar helaas zijn methanogene bacteriën ongeschikt om op industriële schaal te kweken.

Het liefste zou je een vertrouwd werkpaard als E.coli aan de methaanproductie krijgen. Maar daarvoor moet je hem niet alleen voorzien van het gen voor methyl-coënzym M reductase, maar ook van alle genen die voor F₄₃₀ nodig zijn. En tot nu toe wist niemand welke dat waren.

Martin Warren en collega’s van de universiteiten van Kent en Leipzig hebben ze nu weten op te sporen. Cyclische tetrapyrrolen komen allemaal voort uit uroporfyrenogeen III, en metingen met radio-actieve labels wezen uit dat de synthese van F₄₃₀ ontstaat uit sirohydrochlorine, dat ook de precursor is van siroheem. Tot zover was de route dus bekend.

Warren redeneerde dat er vijf stappen nodig moesten zijn om van sirohydrochlorine F₄₃₀ te maken. Hij wist wat voor enzymen je daar ongeveer voor nodig zou hebben, en van die enzymen is bekend hoe de genetische code er uit ziet. Er op gokkend dat ze waarschijnlijk allemaal als één compact pakket in het genoom zouden zitten, zocht hij de genomen van drie soorten methanotrofe bacteriën af op iets dat op zo’n pakket van vijf genen leek.

Inderdaad bleken ze allemaal zo’n pakket te hebben. En door de genen ‘los’ uit te proberen en hun respectievelijke producten te identificeren met NMR, kon Warren vaststellen dat het ongeveer werkt zoals verwacht. Slechts een paar details zijn achteraf anders: de derde stap vraagt twee enzymen, en de vierde verloopt in vitro spontaan maar wordt in de bacterie wellicht versneld door een zesde enzym dat nog onbekend is.

Het wachten is nu op die verbouwde coli.

bron: University of Kent