自然環境における微生物メタン生成を調べる新しいツール(A new tool for investigating microbial methane production in natural environments)

ad

2026-09-16 マックス・プランク研究所

マックス・プランク陸域微生物学研究所の研究者らは、自然環境における「ニッケルを必要としないメタン生成」を検出する新しい手法を開発した。メタン生成古細菌は従来、ニッケルを含む酵素を利用すると考えられていたが、ニッケルが極端に不足すると、鉄を含む[Fe]-ヒドロゲナーゼ(Hmd)を利用してメタンを生成することが明らかになっている。研究チームは、Hmdを高い親和性で阻害するイソシアニドに着目し、これを化学的な「スイッチ」として利用した。ニッケル欠乏条件で培養した微生物では、イソシアニド処理によってメタン生成が大幅に抑制され、Hmd依存経路を特異的に識別できた。従来のメタプロテオミクスなどより簡便・低コストな手法であり、土壌、泥炭地、海底などの環境試料への応用が期待される。自然界のメタン生成における栄養元素の影響を定量化し、温室効果ガス排出の理解に役立つ可能性がある。

自然環境における微生物メタン生成を調べる新しいツール(A new tool for investigating microbial methane production in natural environments)

Bogs sequester greenhouse gases. That is why many drained bogs have been restored to their natural state. However, research shows that methane emissions may initially rise sharply. © Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology/Geisel

<関連情報>

イソシアニドを化学ツールとして用いた[Fe]-水素化酵素依存性メタン生成の同定 Isocyanides as a Chemical Tool for Identifying [Fe]-Hydrogenase-Dependent Methanogenesis

Shunsuke Nomura, Seigo Shima

ChemBioChem  Published: 14 September 2026

DOI:https://doi.org/10.1002/cbic.70535

Abstract

In the hydrogenotrophic methanogens cultivated under nickel-sufficient standard medium (~5 µM Ni2+), two cytosolic [NiFe]-hydrogenases, F420-reducing hydrogenase (Frh) and heterodisulfide reductase (Hdr)-associating hydrogenase (Mvh), mainly provide electrons to the methanogenic pathway. In Methanothermobacter marburgensis under strictly nickel-limited conditions (< 50 nM Ni2+), which are encountered in certain natural environments, Frh and Mvh are strongly downregulated. Under these conditions, a coupled reaction with [Fe]-hydrogenase (Hmd) and F420-dependent methylene-tetrahydromethanopterin dehydrogenase (Mtd) substitutes for the function of Frh, where F420-dependent electron-donating protein (Elp) complexes with Hdr and donates electrons from the reduced form of F420 to Hdr. Thus, Hmd mainly provides electrons to methanogenesis in nickel-limited environments. In this study, to evaluate the potential of isocyanides as an Hmd-specific chemical tool to probe this pathway, we determined their inhibitory effects on the H2-dependent F420-reducing activity in the cell extract and on the in vitro methanogenesis reaction in a cell extract and in a cell suspension. Isocyanides specifically inhibited the activities of the samples from nickel-limited cells. The inhibitory effect on the cell suspension was strengthened by the use of a hydrophobic isocyanide. These results demonstrate their potential as a chemical tool for identifying in situ Hmd-dependent methanogenesis activity in natural environmental samples.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました