El
metano es un gas incoloro, inodoro y muy inflamable, más ligero que el aire, que en la naturaleza se produce por la descomposición de la materia orgánica. Se emplea como
combustible y para producir cloruro de hidrógeno, amoníaco,
acetileno y
formaldehído.
Existen unas bacterias, llamadas
bacterias metanotróficas, que consumen 30 millones de toneladas de metano al año. Estas sorprenden a los investigadores con su capacidad natural para convertir este potente gas de efecto invernadero en combustible utilizable. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo se produce esta compleja respuesta.
Un equipo de la
Universidad Northwestern estudió las enzimas que utilizan las bacterias para catalizar la reacción, y descubrió estructuras claves que pueden impulsar el proceso.
El estudio publicado en la revista
Science podría revelar el desarrollo de
catalizadores biológicos, fabricados por el ser humano, que convierten el
gas metano en metanol.
La enzima, denominada
monooxigenasa de metano en partículas, es una proteína especialmente difícil de estudiar porque está incrustada en la membrana celular de las bacterias.
Por lo general, cuando los investigadores estudian estas bacterias metanotróficas, emplean un proceso duro en el que las proteínas se arrancan de las membranas celulares con una
solución de detergente. Este procedimiento elimina toda la actividad enzimática, por lo que limita la información que se recopila.
Los científicos usaron
técnicas estructurales para determinar, a nivel atómico, cómo la bicapa lipídica restablece la actividad. Al hacerlo, descubrieron la disposición completa del sitio en el que, probablemente, la enzima produce la
oxidación del metano.
La técnica seleccionada fue la de la
microscopía crioelectrónica, una técnica muy adecuada para las proteínas de membrana, ya que el entorno de la membrana lipídica no se altera durante todo el experimento.
Este procedimiento les permitió visualizar la estructura atómica de la enzima activa en alta resolución por primera vez. Así, como la posibilidad de poder comprender cómo se organiza la enzima en la membrana celular. También, puede aportar información sobre el funcionamiento de esta en su entorno verdaderamente nativo y la interacción de otras proteínas alrededor de la enzima con ella.
Los científicos concluyeron que si se desea optimizar la enzima para conectarla a las vías de biofabricación o consumir contaminantes distintos al metano, entonces necesitamos saber cómo se ve en su entorno nativo y dónde se une el metano.
Al oxidar el metano y convertirlo en metanol, las bacterias metanotróficas o "metanotrofos" pueden acumular un doble golpe. No solo están
eliminando un dañino
gas de efecto invernadero del medio ambiente, sino que también están generando un
combustible sostenible fácilmente utilizable para automóviles, electricidad y más.
Los
procesos industriales actuales para catalizar una reacción de metano a metanol requieren una presión tremenda y temperaturas extremas, que alcanzan más de 1.300 grados Celsius. Sin embargo, los procesos metanotróficos realizan la reacción a temperatura ambiente y de forma ``gratuita´´.
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