محققان ساختار یک آنزیم نوترکیب را که مسئول زیست معدنی کردن منگنز است، مطالعه کرده و سرنخ‌هایی برای کاربردهای بالقوۀ اصلاح محیط زیست یا تولید انرژی زیست محیطی ارائه داده‌اند.
باکتری‌های تولید کننده منگنز اکسید
باکتری‌هایی که منگنز اکسید تولید می‌کنند، مهندسین فوق تخصصی نانو مواد هستند؛ که به گونه‌ای قابل توجه به چرخه‌های بیوژئوشیمیایی جهانی کمک می‌کنند. با این حال، فرآیند‌های معدنی کردن توسط این ارگانیسم‌ها به سختی شناخته می‌شود، زیرا آنزیم‌هایی که در این فرآیند دخیل‌اند، عمدتاً نامشخص‌اند. این مطالعه‌ی جدید برای اولین بار توانست ساختار Mnx – آنزیم باکتریایی پیچیده مسئول زیست معدنی کردن منگنز – را آشکار می‌نماید.
آنزیم‌های زیست‌معدنی کننده
درک بهتر از آنزیم‌های زیست‌معدنی کننده دانشمندان را قادر می‌سازد تا پروتئین‌ها را برای برنامه‌های کاربردی مثل اصلاح محیط زیست و تولید انرژی زیست محیطی سازمان‌دهی کند. ابزارهای جدید تحلیلی که در این مطالعات به کار برده شده‌اند، می‌توانند برای حل ساختمان دیگر آنزیم‌ها که نقش مهمی را در چرخه‌ی بیوژئوشیمیایی به ویژه آنزیم‌های مقاوم در برابر تشدید مغناطیسی هسته‌ای، کریستالوگرافی یا میکروسکوپ الکترونی نیز استفاده شوند.
چرخۀ منگنز و مکانیسم تولید آنزیم‌های زیست معدنی کننده
منگنز یک فلز انتقالی خیلی مهم برای تمام مراحل زندگی است. چرخۀ منگنز بین حالت کاهش یافته و محلول (دو ظرفیتی) و فرم نامحلول اکسیدشده‌ی آن (سه و چهار ظرفیتی)، به طرق گوناگونی به چرخه‌های عناصر متصل می‌شود. تحقیقات ثابت کرده‌اند که عمدتا در بین فعالیت های باکتری ها وقارچ ها فرم محلول به نامحلول اکسید می‌شود. با این حال مطالعۀ آنزیم‌های زیست‌معدنی کننده‌ی تولید شده توسط این ارگانیسم‌ها بسیار دشوار است، زیرا جداسازی و پاک‌سازی آن بسیار سخت است. برای حل این چالش، محققین دانشگاه بهداشتی اورگان، دانشگاه اوهیو و EMSL، از طیف‌سنج جرمی، انتقال یون و میکروسکوپ الکترونی برای حل ساختار غالبا نامشخص Mnx و نانوذرات منگنز اکسید تولید شده به وسیله‌ی آن بهره بردند.
تحقیقات انجام شده و دستاوردهای آن
محققان از یک طیف‌سنج جرمی با وضوح بالا و میکروسکوپ الکترونی TEM در EMSL و مرکز خدمات علمی DOE استفاده کردند. این داده‌ها اطلاعات ساختاری ضروری برای درک زیست معدنی کردن منگنز را فراهم می‌کند که به طور بالقوه برای برنامه‌های اصلاح محیط زیست لازم است. علاوه بر این، بینش جدید در ساختار Mnx ممکن است به تحقیقات در حال انجام در زمینۀ مکانیسم‌های فتوسنتز و تولید اکسیژن نیز کمک کند.
