Les bactéries qui produisent des oxydes de manganèse (Mn) sont des ingénieurs extraordinairement qualifiés des nanomatériaux qui contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques mondiaux. Cependant, la minéralisation médiée par ces organismes est mal comprise car les enzymes impliquées dans ces processus sont en grande partie non caractérisées. Une étude récente a révélé pour la première fois la structure du Mnx, un complexe enzymatique bactérien responsable de la biominéralisation du Mn, et des nanoparticules d'oxyde de Mn qu'il produit.

Une meilleure compréhension des enzymes de biominéralisation peut permettre aux scientifiques de concevoir des protéines pour des applications telles que l'assainissement de l'environnement et la production de bioénergie. Les nouveaux outils analytiques utilisés dans cette étude pourraient également être appliqués pour résoudre la structure d'autres enzymes qui jouent un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques mondiaux, en particulier les enzymes intraitables par la résonance magnétique nucléaire plus conventionnelle, cristallographie, ou des approches de microscopie électronique.

Le manganèse est un métal de transition très important pour toute vie. Cycle du Mn entre sa forme principalement soluble réduite (Mn(II)) et ses formes insolubles oxydées (Mn(III, IV) oxydes) est couplé de multiples façons à de nombreux cycles élémentaires. La recherche a établi que le Mn(II) est oxydé en Mn(III, IV) minéraux principalement à travers les activités des bactéries et des champignons. Encore, les enzymes de biominéralisation produites par ces organismes sont très difficiles à étudier car il est difficile de les isoler et de les purifier. Pour relever ce défi, chercheurs de l'Oregon Health &Science University, l'Université d'État de l'Ohio, et EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement, spectrométrie de masse à la pointe de la technologie, mobilité ionique, et la microscopie électronique pour résoudre la structure jusqu'alors inconnue du Mnx et des nanoparticules d'oxyde de Mn qu'il produit.

Les chercheurs ont utilisé la spectrométrie de masse à haute résolution et la microscopie électronique à transmission à balayage corrigée des aberrations de résolution atomique à l'EMSL, une installation utilisateur du DOE Office of Science. Ces données fournissent des informations structurelles essentielles pour comprendre la biominéralisation du Mn, ce qui est potentiellement bien adapté aux applications d'assainissement de l'environnement. De plus, les nouvelles connaissances sur la structure du Mnx pourraient éclairer les recherches en cours sur les mécanismes de la photosynthèse et de la production catalytique d'oxygène.