Kohlendioxid ist ein wichtiges Molekül, das für das Leben auf der Erde notwendig ist. Bäume brauchen CO2 für die Photosynthese, Pflanzen produzieren in seiner Anwesenheit höhere Erträge und manche Bakterien können es in Nahrung umwandeln. Das Molekül ist sogar ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Gesundheit und treibt uns an, Sauerstoff tief einzuatmen.
Zu viel CO2 kann sich jedoch verheerend auf Ökosysteme auswirken und zum Klimawandel beitragen. Deshalb wollen Wissenschaftler wissen, wie man ein Gleichgewicht findet.
Mit Hilfe der Canadian Light Source (CLS) an der University of Saskatchewan untersuchen Forscher der Simon Fraser University, wie Organismen CO2 wahrnehmen und darauf reagieren.
Ihre Forschung könnte dazu beitragen, die Gesundheit von Mensch und Umwelt zu verbessern und zu neuen Strategien für die Kohlenstoffabscheidung führen.
„Es ist sehr wichtig, dass Organismen lokale CO2-Konzentrationen wahrnehmen und darauf reagieren können, weil es ein so essentielles Gas ist“, sagte Dr. Dustin King, Postdoktorand im Labor von Dr. David Vocadlo im Fachbereich Chemie der Universität.
In einer Veröffentlichung in Naturchemische Biologieuntersuchten King und Kollegen die wichtige Rolle, die CO2 in Cyanobakterien spielt – photosynthetische Organismen, die im Wasser vorkommen.
Cyanobakterien verwenden Kohlenstoff, um essentielle Nährstoffe zu schaffen, die ihren Lebenszyklus aufrechterhalten.
„Sie sind in der Lage, es aus der Atmosphäre einzufangen, direkt zu fixieren und es einfachen organischen Molekülen hinzuzufügen“, sagte King. „Das Verständnis, wie Cyanobakterien die CO2-Fixierung regulieren, kann uns einen Weg zur Entwicklung verbesserter CO2-Abscheidungstechnologien eröffnen.“
King glaubt, dass wir in der Lage sein könnten, das System innerhalb dieser Organismen zusammen mit industriellen Prozessen zu nutzen, um zur Reduzierung der CO2-Emissionen beizutragen.
Unter Verwendung der CMCF-Beamline des CLS konnte das Team detaillierte Molekularstrukturen sehen und untersuchen, wie CO2 an ein bakterielles Protein bindet.
„Ohne das CLS wäre dies unmöglich, da wir detaillierte Molekülstrukturen mit hoher Auflösung benötigen“, erklärte King. „Zu sehen, wie sich diese Beamlines am CLS entwickelt haben, war einfach erstaunlich. Jetzt sammeln wir Datensätze in etwa einer halben Minute, es ist ziemlich unglaublich.“
Dustin T. King et al, Chemoproteomische Identifizierung der CO2-abhängigen Lysin-Carboxylierung in Proteinen, Naturchemische Biologie (2022). DOI: 10.1038/s41589-022-01043-1