Zet een iets gewijzigd nitrogenase-enzym in een bacterie en hij gaat koolstofdioxide en zonlicht omzetten in methaan. Als het ooit op grote schaal lukt is het klimaatprobleem aardig opgelost, suggereert een Amerikaanse publicatie in PNAS.

Van nature zet zo’n nitrogenase stikstof uit de lucht (N₂ dus) om in ammoniak, door het te laten reageren met extern aangevoerde protonen. Daarbij gebruikt het een ijzer-molybdeencomplex als katalysator.

Al langer was bekend dat deze enzymen niet echt kieskeurig zijn, en dat ze ook sommige andere moleculen met dubbele of drievoudige bindingen kunnen reduceren. CO₂ pakken ze van nature niet, Maar vier jaar geleden meldde Lance Seefeldt (Utah State University) dat dat een kwestie is van slechts twee aminozuren vervangen: valine op plaats 75 wordt alanine en histidine op 201 wordt glutamine.

Caroline Harwood (University of Washington, Seattle) en collega’s hebben dat gemodificeerde nitrogenase nu voor het eerst daadwerkelijk in het genoom van een bacterie gemonteerd. Het slachtoffer heet Rhodopseudomonas palustris, en staat bekend om zijn vermogen te switchen tussen verschillende metabolismes. Zo kan hij gebruik maken van zonlicht, maar hij beschikt zelf ook over nitrogenases én alles wat nodig is om die te voeden.

Om de bacterie vervolgens daadwerkelijk CO₂ te laten omzetten heeft hij ook nog een gemuteerde transcriptiefactor nodig, die zorgt dat het gewijzigde nitrogenase continu wordt geproduceerd. Dat type enzym vreet energie en normaal gesproken maakt R. palustris het alleen aan op momenten dat N₂ de enige stikstofbron is. In dit geval heeft hij het niet nodig omdat hij ammoniumzouten gevoerd krijgt, en moet je de nitrogenaseproductie als het ware afdwingen met een transcriptiefactor die zich niks aantrekt van de gebruikelijke regelmechanismes.

De publicatie suggereert dat er verder niets met de bacterie hoeft te gebeuren om hem daadwerkelijk methaan te laten produceren. Meer dan een proof of concept in een kleine batchreactor is het echter nog niet. Of je het op grote schaal efficiënt kunt laten werken, blijft afwachten.

bron: Utah State University