Snapshots Sains dari Berkeley Lab


Snapshots Sains dari Berkeley Lab

Mempelajari trik pengurangan metana dari bakteri dan peluncuran katalog mikrobioma

  • Bakteri pemakan metana ditemukan di lingkungan ekstrim seperti mata air panas bumi aktif.

    Kredit: Inger Eriksen / Shutterstock

    Bakteri pemakan metana ditemukan di lingkungan yang ekstrim seperti mata air panas bumi aktif.

  • Interpretasi artistik tentang bagaimana urutan genom mikroba dari katalog GEM dapat membantu mengisi celah pengetahuan tentang mikroba yang memainkan peran kunci dalam mikrobiom Bumi.

    Kredit: Zosia Rostomian / Berkeley Lab

    Interpretasi artistik tentang bagaimana urutan genom mikroba dari katalog GEM dapat membantu mengisi celah pengetahuan tentang mikroba yang memainkan peran kunci dalam mikrobiom Bumi.


Bagaimana Cara Mengurangi Gas Rumah Kaca? Tip dari Mikroba Pemakan Metana

Teknik sinar-X yang canggih menghasilkan wawasan tentang enzim bakteri yang mengubah gas metana menjadi bahan bakar cair

Oleh Aliyah Kovner

Para ilmuwan telah menentukan struktur enzim unik, yang diproduksi oleh spesies bakteri pemakan metana, yang mengubah gas rumah kaca menjadi metanol – bahan bakar cair yang sangat serbaguna dan bahan produk industri.

Studi baru mereka, yang diterbitkan dalam Journal of American Chemical Society, adalah yang pertama melaporkan struktur enzim, yang disebut metana monooksigenase (sMMO), pada suhu kamar, baik dalam bentuk tereduksi maupun teroksidasi. Informasi struktural terperinci ini akan membantu para peneliti merancang katalis yang efisien untuk proses konversi metana industri menjadi metanol.

“Kami mampu mengungkap struktur sMMO dan melihat bagaimana lingkungan dua atom besi di situs aktif enzim berubah dan mendukung katalisis dari reaksi kimia yang menantang ini,” kata penulis Jan Kern, ahli biologi Lab Berkeley. Prosesnya “melibatkan pemutusan ikatan karbon-hidrogen dan penyisipan oksigen – mengubah hidrokarbon menjadi alkohol. Selain itu, hasil kami menunjukkan nilai penggunaan laser elektron bebas sinar-X (XFEL) dalam situasi di mana kristalografi tradisional tidak memungkinkan, dalam hal ini karena logam reaktif di dalam pusat enzim. ”

Mempelajari enzim tersebut dengan metode sinar-X tradisional biasanya memberikan hasil yang salah karena kerusakan radiasi. Dengan menggunakan XFEL, para peneliti bisa mendapatkan informasi struktural yang akurat di dua bilangan oksidasi.

Bakteri yang memetabolisme metana (metanotrof) ditemukan di tanah dan lingkungan perairan dengan sedikit atau tanpa oksigen. Di habitat anaerobik ini, bakteri memainkan peran penting sebagai pendaur ulang karbon; mereka mengubah metana (CH4) menjadi molekul yang lebih berguna dimana mereka dan organisme lain bergantung padanya.

Penelitian ini merupakan kolaborasi antara ilmuwan di Berkeley Lab, University of Minnesota, Stockholm University, SLAC, dan Diamond Light Source.

Mengungkap Genom Novel dari Mikrobiom Bumi

Sumber daya genom berkembang keanekaragaman bakteri dan archaea yang diketahui sebesar 44%

Oleh Massie Ballon

Meskipun ada kemajuan dalam teknologi pengurutan dan metode komputasi dalam dekade terakhir, para peneliti telah menemukan genom hanya untuk sebagian kecil dari keanekaragaman mikroba Bumi. Karena kebanyakan mikroba tidak dapat dibudidayakan dalam kondisi laboratorium, genomnya tidak dapat diurutkan dengan menggunakan pendekatan tradisional. Mengidentifikasi dan mengkarakterisasi keanekaragaman mikroba planet adalah kunci untuk memahami peran mikroorganisme dalam mengatur siklus nutrisi, serta mendapatkan wawasan tentang aplikasi potensial yang mungkin mereka miliki di berbagai bidang penelitian.

Sekarang, berkat proyek besar-besaran yang melibatkan lebih dari 200 ilmuwan dari DOE Joint Genome Institute dan DOE Systems Biology Knowledgebase (KBase), penyimpanan 52.515 rancangan mikroba genom yang dihasilkan dari sampel lingkungan di seluruh dunia telah dipublikasikan. Sumber daya baru ini, yang dikenal sebagai Genom dari katalog Mikrobioma Bumi (GEM), memperluas keragaman bakteri dan archaea yang diketahui hingga 44%.

“Dengan menggunakan teknik yang disebut metagenome binning, kami mampu merekonstruksi ribuan metagenome-assembled genomes (MAGs) langsung dari sampel lingkungan yang diurutkan tanpa perlu membudidayakan mikroba di laboratorium,” kata Stephen Nayfach, seorang ilmuwan JGI dan penulis pertama dari studi yang menjelaskan katalog GEM yang diterbitkan hari ini di Nature Biotechnology. “Apa yang membuat penelitian ini sangat menonjol dari upaya sebelumnya adalah keanekaragaman lingkungan yang luar biasa dari sampel yang kami analisis,” tambahnya.

Metagenomics adalah studi tentang komunitas mikroba (mikrobioma) dalam sampel lingkungan tanpa perlu mengisolasi organisme individu, menggunakan berbagai metode untuk pemrosesan, pengurutan dan analisis.

Sebagian besar data dalam katalog dihasilkan dari sampel lingkungan yang diurutkan oleh JGI melalui Program Ilmu Pengetahuan Masyarakat dan sudah tersedia di platform Genom & Mikrobiom Terintegrasi (IMG / M) JGI. Tetapi tim di belakang GEM ingin membuat data ini lebih terorganisir dan dapat diakses oleh komunitas mikroba internasional.

Tim besar bekerja untuk menyortir dan memberi label kumpulan besar data metagenomik sehingga pengguna dapat mencari katalog yang dihasilkan untuk fitur yang menarik – seperti keberadaan gen yang diperlukan untuk menghasilkan senyawa yang menarik – dan memprediksi bagaimana mikroba yang tidak dapat dibudidayakan ini berinteraksi dengan lingkungan dan organisme lain.

“Dengan kumpulan data ini saya dapat melihat di mana setiap mikroba ditemukan, dan seberapa melimpahnya. Ini adalah sumber daya yang bagus bagi komunitas yang akan memfasilitasi lebih banyak penelitian, ”kata rekan penulis Kostas Konstantinidis, yang sudah menggunakan katalog dalam penelitiannya sendiri tentang bagaimana mikroba merespons perubahan iklim.

# # #

Didirikan pada tahun 1931 dengan keyakinan bahwa tantangan ilmiah terbesar sebaiknya ditangani oleh tim, Lawrence Berkeley National Laboratory dan para ilmuwannya telah diakui dengan 14 Hadiah Nobel. Saat ini, peneliti Berkeley Lab mengembangkan energi berkelanjutan dan solusi lingkungan, menciptakan bahan baru yang berguna, memajukan batas komputasi, dan menyelidiki misteri kehidupan, materi, dan alam semesta. Ilmuwan dari seluruh dunia mengandalkan fasilitas Lab untuk ilmu penemuan mereka sendiri. Berkeley Lab adalah laboratorium nasional multiprogram, yang dikelola oleh University of California untuk Kantor Sains Departemen Energi AS. Kantor Sains DOE adalah pendukung terbesar penelitian dasar dalam ilmu fisika di Amerika Serikat, dan sedang berupaya untuk mengatasi beberapa tantangan paling mendesak di zaman kita. Untuk informasi lebih lanjut, silakan kunjungi energy.gov/science.

Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author