In een micro-organisme dat floreert in hete, zure vulkanische modder is een tot nu toe onbekend eiwit gevonden waarmee hij organische zwavelverbindingen afbreekt. Het gen dat voor het eiwit codeert werd opgespoord en de structuur van het eiwit werd opgehelderd. De vulkaanmicrobe blijkt voor dertig procent uit dit eiwit te bestaan. Nature publiceert de resultaten op 20 oktober.

Even voorstellen: de Archeon Acidianus. Hij komt uit de hete en zeer zure modder van de Campi Flegrei, de ‘brandende velden’ van de Solfatara- vulkaan ten noorden van Napels. Hij is een eencellige die smult van koolstofdisulfide (CS₂) dat hij met water eerst omzet tot het giftige en stinkende rotte-eierengas H₂S. Dat gas consumeert hij vervolgens ook weer. Daardoor is  Acidianus interessant voor toepassingen in de industrie, vooral bij de verwijdering van CS₂ tijdens de productie van viscose uit cellulose.

Gen en eiwit ontdekt
De Nijmeegse ontdekkers van deze vulkaanbewoner hebben nu uitgevonden dat hij voor dertig procent bestaat een speciaal eiwit, CS₂-hydrolase. Het is uitzonderlijk dat een organisme voor zo’n groot deel uit één eiwit bestaat. Ze ontdekten het gen dat voor  het eiwit codeert. Ook hebben ze het eiwit gekristalliseerd en in beeld gebracht. Het blijkt een lange tunnel te hebben waar de reactie van C₂S in plaats vindt. Het lijkt sterk op een eiwit dat een in de natuur vaker voorkomende reactie regelt, namelijk de vorming van carbonaat uit kooldioxide en water. ‘Nu we de genen voor het eiwit CS₂-hydrolase kennen kunnen we het op veel meer plekken en in andere microben vinden.
‘Kennelijk heeft deze archeon die in dat extreme milieu leeft zich weten te handhaven door het eiwit aan te passen. We zijn benieuwd of hij ook weer de andere kant op kan ontwikkelen. We proberen de evolutie versneld na te spelen,’ zegt Mike Jetten, leider van het internationale team achter de publicatie.

Rookgaszuivering en andere toepassingen
De zwavelbacteriën waren het onderwerp van een toegepaste studie waarvoor STW geld beschikbaar stelde. In de rookgas-zuivering zijn zwavelbacteriën belangrijk, maar er was veel onduidelijk over het beste  mengsel van bacteriën om die installaties optimaal te laten draaien en snel op te starten. Dankzij de studie is kan de groep van Jetten zo’n mengsel nu wel leveren.

In samenwerking met chemici van de Radboud Universiteit Nijmegen wordt nu gekeken of het eiwit aan nanostructuren kan worden gekoppeld.  En zo krijgt de ontdekking wellicht ook nog weer een nuttig vervolg.

Noot voor de pers
‘Evolution of a new enzyme for CS2 conversion by an acidothermophilic archaeon’
Nature Octobre 20 2011. DOI: 10.1038/nature10464

Meer informatie
Prof. Mike Jetten is verbonden aan het Institute for Water and Wetland Research van de Radboud Universiteit Nijmegen.
[email protected] 
024-3652941

Volledige auteurslijst:
Marjan J. Smeulders1#, Thomas R.M. Barends2#, Arjan Pol1, Anna Scherer2, Marcel H. Zandvoort1, Anikó Udvarhelyi2, Ahmad F. Khadem1, Andreas Menzel3, John Hermans1, Robert L. Shoeman2, Hans J.C.T. Wessels4, Lambert P. van den Heuvel4, Lina Russ1, Ilme Schlichting2, Mike S.M. Jetten1* and Huub J.M. Op den Camp1
1 Department of Microbiology, Radboud University Nijmegen, Nijmegen, The Netherlands
2 Department of Biomolecular Mechanisms, Max-Planck Institute for Medical Research, Heidelberg, Germany
3 Paul Scherrer Institute, Villigen PSI, Switzerland
4 Nijmegen Centre for Mitochondrial Disorders, Nijmegen Proteomics Facility, Department of Laboratory Medicine, Radboud University Nijmegen Medical Centre
# both authors contributed equally
* To whom correspondence should be addressed.

The work was funded by a STW grant (STW_6353) to M.J. Smeulders and M.H. Zandvoort and by the Max-Planck Society.