02 februari 2023 (Nanowerk Nieuws) Versnelde klimaatverandering is een grote en acute bedreiging voor het leven op aarde. Stijgende temperaturen worden veroorzaakt door atmosferisch methaan, dat 30 keer krachtiger is dan CO2 bij het vasthouden van warmte. Microben zijn verantwoordelijk voor het genereren van de helft van dit methaan en verhoogde temperaturen versnellen ook de microbiële groei en produceren zo meer broeikasgassen dan planten kunnen gebruiken, waardoor het vermogen van de aarde om als koolstofput te functioneren verzwakt en de temperatuur op aarde verder stijgt. Een mogelijke oplossing voor deze vicieuze cirkel zou een ander soort microben kunnen zijn die tot 80% van de methaanstroom uit oceaansedimenten opeten die de aarde beschermen. Hoe microben zowel de grootste producenten als consumenten van methaan zijn, is een mysterie gebleven omdat ze erg moeilijk te bestuderen zijn in het laboratorium. In Natuur Microbiologie ("Structuur van Geobacter cytochroom OmcZ identificeert mechanisme van nanodraadassemblage en geleidbaarheid"), verrassende draadachtige eigenschappen van een eiwit dat sterk lijkt op het eiwit dat wordt gebruikt door methaanetende microben, wordt gerapporteerd door het Yale-team onder leiding van Yangqi Gu en Nikhil Malvankar, van Molecular Biophysics and Biochemistry aan het Microbial Sciences Institute.
Nanodraden geproduceerd door Geobacter als reactie op een elektrisch veld dat wordt toegepast op biofilms die elektriciteit produceren. Deze nanodraden zijn samengesteld uit cytochroom OmcZ en vertonen een 1000 keer hogere geleidbaarheid en 3 keer hogere stijfheid dan de nanodraden van cytochroom OmcS, belangrijk in natuurlijke omgevingen, waardoor bacteriën elektronen kunnen transporteren die meer dan 100 keer hun grootte hebben. (Afbeelding: Sibel Ebru Yalcin. Ontwerp: Ella Maru Studio) Het team had eerder aangetoond dat deze eiwit nanodraad de hoogste geleidbaarheid vertoont die tot nu toe bekend is, waardoor het opwekken van het hoogste elektrische vermogen door welke bacterie dan ook mogelijk is. Maar tot op heden had niemand ontdekt hoe bacteriën ze maken en waarom ze zo'n extreem hoge geleidbaarheid vertonen. Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie konden Yangqi en het team de atomaire structuur van de nanodraad zien en ontdekken dat hemes dicht op elkaar gepakt zijn om elektronen zeer snel te verplaatsen met ultrahoge stabiliteit. Het legt ook uit hoe deze bacteriën kunnen overleven zonder zuurstofachtige membraan-verteerbare moleculen en gemeenschappen vormen die elektronen kunnen sturen van meer dan 100 keer de bacteriegrootte. Yangqi en het team bouwden ook synthetisch nanodraden om uit te leggen hoe bacteriën op verzoek nanodraden maken. "We gebruiken deze heemdraden om elektriciteit op te wekken en klimaatverandering tegen te gaan door te begrijpen hoe methaanetende microben soortgelijke heemdraden gebruiken", zei Malvankar.
Nanodraden geproduceerd door Geobacter als reactie op een elektrisch veld dat wordt toegepast op biofilms die elektriciteit produceren. Deze nanodraden zijn samengesteld uit cytochroom OmcZ en vertonen een 1000 keer hogere geleidbaarheid en 3 keer hogere stijfheid dan de nanodraden van cytochroom OmcS, belangrijk in natuurlijke omgevingen, waardoor bacteriën elektronen kunnen transporteren die meer dan 100 keer hun grootte hebben. (Afbeelding: Sibel Ebru Yalcin. Ontwerp: Ella Maru Studio) Het team had eerder aangetoond dat deze eiwit nanodraad de hoogste geleidbaarheid vertoont die tot nu toe bekend is, waardoor het opwekken van het hoogste elektrische vermogen door welke bacterie dan ook mogelijk is. Maar tot op heden had niemand ontdekt hoe bacteriën ze maken en waarom ze zo'n extreem hoge geleidbaarheid vertonen. Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie konden Yangqi en het team de atomaire structuur van de nanodraad zien en ontdekken dat hemes dicht op elkaar gepakt zijn om elektronen zeer snel te verplaatsen met ultrahoge stabiliteit. Het legt ook uit hoe deze bacteriën kunnen overleven zonder zuurstofachtige membraan-verteerbare moleculen en gemeenschappen vormen die elektronen kunnen sturen van meer dan 100 keer de bacteriegrootte. Yangqi en het team bouwden ook synthetisch nanodraden om uit te leggen hoe bacteriën op verzoek nanodraden maken. "We gebruiken deze heemdraden om elektriciteit op te wekken en klimaatverandering tegen te gaan door te begrijpen hoe methaanetende microben soortgelijke heemdraden gebruiken", zei Malvankar.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62304.php
