Abstract
Nitrogenases are the only enzymes that reduce molecular nitrogen (N2) to ammonia. Recently, we could demonstrate that nitrogenases also reduce the greenhouse gas carbon dioxide (CO2), suggesting CO2 to be substrate. Indeed, the iron nitrogenase reduces CO2 into formate and CH4 under physiological conditions. Based on Rhodobacter capsulatus, we could establish a light-driven formation of these products, which serve as substrates for other microbes and feedstock chemicals for a green economy.
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Literatur
Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P (1998) Primary Production of the Biosphere: Integrating Terrestrial and Oceanic Components. Science 281: 237–240
Oehlmann NN, Rebelein JG (2022) The Conversion of Carbon Monoxide and Carbon Dioxide by Nitrogenases. ChemBioChem 23: e202100453
Fowler D, Coyle M, Skiba U et al. (2013) The Global Nitrogen Cycle in the Twenty-First Century. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 368: 20130164
Hu Y, Lee CC, Ribbe MW (2011) Extending the Carbon Chain: Hydrocarbon Formation Catalyzed by Vanadium/Molybdenum Nitrogenases. Science 333: 753–755
Lee CC, Hu Y, Ribbe MW (2010) Vanadium Nitrogenase Reduces CO. Science 329:642
Rebelein JG, Lee CC, Hu Y, Ribbe MW (2016) The in Vivo Hydrocarbon Formation by Vanadium Nitrogenase Follows a Secondary Metabolic Pathway. Nat Commun 7: 13641
Rebelein JG, Hu Y, Ribbe MW (2015) Widening the Product Profile of Carbon Dioxide Reduction by Vanadium Nitrogenase. ChemBioChem 16: 1993–1996
Rebelein JG, Hu Y, Ribbe MW (2014) Differential Reduction of CO2 by Molybdenum and Vanadium Nitrogenases. Angew Chem Int Ed 53: 11543–11546
Jasniewski AJ, Lee CC, Ribbe MW, Hu Y (2020) Reactivity, Mechanism, and Assembly of the Alternative Nitrogenases. Chem Rev 120: 5107–5157
Schmidt FV, Schulz L, Zarzycki J et al. (2024) Structural Insights Into the Iron Nitrogenase Complex. Nat Struct Mol Biol 31: 150–158
Oehlmann NN, Schmidt FV, Herzog M et al. (2023) CO2 Reduction by the Iron Nitrogenase Competes with N2 Fixation Under Physiological Conditions. BioRxiv, DOI: https://doi.org/10.1101/2023.11.30.569367
Addison H, Glatter T, Hochberg GKA, Rebelein JG (2024) Two Distinct Ferredoxins are Essential for Nitrogen Fixation by the Iron Nitrogenase in Rhodobacter capsulatum. mBio 15: e0331423
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Funding note: Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.
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Danksagung
Ich bedanke mich bei allen Kollaborationspartner:innen und Kolleg:innen am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, dem SYNMIKRO-Zentrum und dem Zukunftszentrum Mikrokosmos Erde für das einzigartig kollaborative und kollegiale Forschungsumfeld, insbesondere Tobias Erb und Anke Becker für die enge Zusammenarbeit und das Mentoring. Ich möchte mich ausdrücklich bei meinen Mitarbeitenden bedanken, die die Forschung und den Erfolg erst ermöglicht haben. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) danke ich für das Vertrauen und die fi nanzielle Unterstützung unserer Forschung durch das Emmy-Noether-Programm (Projektnummer:446841743).
Johannes Rebelein
2007–2012 Biotechnologie an der TU Braunschweig. 2016 Promotion bei Prof. Dr. M. W. Ribbe an der University of California in Irvine, USA. Danach PostDoc als EMBO-Stipendiat bei Prof. Dr. T. R. Ward an der Universität Basel, Schweiz. Seit 2020 Emmy-Noether-Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie und SYNMIKRO.
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Rebelein, J.G. Nitrogenasen: Vielfältige Katalysatoren für eine nachhaltige Bioökonomie?. Biospektrum 30, 377–379 (2024). https://doi.org/10.1007/s12268-024-2227-5
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DOI: https://doi.org/10.1007/s12268-024-2227-5