Ученые подробно описали синтез азота анаммокс-бактериями

Международный коллектив ученых подробно описал структуру нитрит-оксидоредуктазы — фермента бактерий, превращающего нитрит в нитрат. Оказалось, что эта реакция наиболее медленная в синтезе азота из аммония. Результаты работы позволят расширить возможности использования бактерий для выработки энергии из сточных вод и производства ракетного топлива. Статья опубликована в журнале Nature Microbiology.

Бактерии, потребляющие азот, такие как анаммокс-бактерии, используют фермент нитрит-оксидоредуктазу (NXR) для преобразования токсичного нитрита в нитрат. Этот фермент играет центральную роль в круговороте азота в природе. Несмотря на важность NXR, о механизмах ее работы было известно очень мало.

Ученые из Университета Неймегена и Институтов Макса Планка впервые подробно описали сложную структуру NXR и строительных блоков, которые обеспечивают объединение белков в длинные нити. В природе этот процесс идет не очень быстро, однако ученые обнаружили, как устранить медленные стадии.

Аннаммокс-бактерии — единственные организмы, способные превращать токсичный аммоний в безвредный газообразный азот, не используя при этом кислород. Эти организмы широко используются для очистки сточных вод. Недавно биологи обнаружили, что во время этого процесса можно также вырабатывать энергию.

«Эта ранее невозможная реакция получилась благодаря обходу фермента NXR, — говорит соавтор исследования Майк Джеттен. — Еще одна наша цель — производить ракетное топливо с помощью анаммокс-бактерий. Чтобы добиться этого, нам нужно будет знать, как еще больше ускорить медленную стадию и заставить бактерии сосредоточиться не на сборке ферментных комплексов, а на синтезе побочного продукта гидразина — одного из соединений, используемых в жидком ракетном топливе».