Nella foto è mostrata la fumarola più grande (La Bocca Grande) nel cratere della Solfatara, dove è stato scoperto per la prima volta il batterio REE-dipendente Methylacidiphilum fumariolicum SolV. Credito:Huub Op den Camp
Gli elementi delle terre rare (REE) sono una componente indispensabile delle tecnologie digitali che sono ormai parte integrante della vita quotidiana. Eppure il loro ruolo biologico è stato scoperto solo di recente. Alcuni anni fa, è diventato evidente che questi metalli sono elementi essenziali per i batteri metano- e metilotrofi. Un rappresentante è il batterio Metilacidiphilum fumariolicum SolV , che è stato trovato in un mudpot vulcanico vicino a Napoli, Italia, ed è noto per essere strettamente dipendente da REE come il lantanio e il cerio per la sua crescita.
In collaborazione con i microbiologi guidati da Huub Op den Camp presso la Radboud University di Nijmegen, Olanda, e Thomas Barends al Max Planck Institute for Medical Research di Heidelberg, Lena Daummann, professore di chimica bioinorganica alla Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Monaco di Baviera, e il suo gruppo hanno ora fornito la prima caratterizzazione biochimica di un enzima contenente europio. Questo enzima è stato purificato dal ceppo batterico M. fumariolicum SolV, che è stato coltivato in presenza di europio come unico REE nel mezzo. L'enzima isolato è una cosiddetta metanolo deidrogenasi (MDH), che catalizza la conversione del metanolo in formaldeide. Il suo sito attivo è costituito dal cofattore pirrolochinolina chinone (PQQ) e da uno ione metallico centrale. A differenza dell'MDH calcio-dipendente, questo enzima derivato da SolV detiene un REE (in questo studio, europio), nel suo sito attivo.
Il team di ricerca interdisciplinare non solo ha risolto la struttura cristallina di questo nuovo MDH contenente europio, ma ha anche determinato parametri cinetici per definire gli effetti di vari ioni REE sull'attività dell'enzima. I risultati hanno rivelato che il tipo di REE legato nel sito attivo ha un impatto considerevole sull'attività di MDH e, a sua volta, anche sul tasso di crescita di SolV. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista ChemBioChem , e il rapporto è presente sulla copertina del numero attuale. Bérénice Jahn (la prima autrice dell'articolo) e Lena Daumann hanno anche scritto una recensione generale sulla chimica bioinorganica delle terre rare, che è la storia di copertina del numero di giugno della rivista Chemie in unserer Zeit .