Une nouvelle recherche de l'Université d'East Anglia révèle comment les bactéries du sol construisent la seule enzyme connue pour la destruction du puissant oxyde nitreux gazeux qui provoque le réchauffement climatique et l'appauvrissement de la couche d'ozone.

Aux côtés du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane, le gaz à effet de serre protoxyde d'azote (N2O), communément appelé « gaz hilarant », est maintenant une source de grande préoccupation, et il y a beaucoup d'attention internationale sur la réduction des émissions.

On espère que les conclusions, publié aujourd'hui dans la revue Sciences chimiques , contribuera à ouvrir la voie à des stratégies visant à atténuer les effets néfastes de ce gaz qui change le climat.

Le N2O a environ 300 fois le potentiel de réchauffement global du CO2 et reste dans l'atmosphère pendant environ 120 ans, où il représente environ neuf pour cent du total des gaz à effet de serre.

Il détruit également la couche d'ozone avec une puissance similaire à celle des chlorofluorocarbures (CFC) désormais interdits.

Les niveaux atmosphériques de N2O augmentent d'année en année à mesure que les micro-organismes décomposent les engrais azotés synthétiques qui sont ajoutés au sol agricole, satisfaire les besoins alimentaires d'une population mondiale en constante augmentation.

Prof Nick Le Brun de l'École de chimie de l'UEA, a déclaré :« Il est bien connu que certaines bactéries peuvent « respirer » du N2O dans des environnements où l'oxygène (O2) est limité.

"Cette capacité dépend entièrement d'une enzyme appelée" protoxyde d'azote réductase ", qui est la seule enzyme connue pour détruire le N2O. Il est donc très important pour contrôler les niveaux de ce gaz qui change le climat.

"Nous voulions en savoir plus sur la façon dont les bactéries du sol utilisent cette enzyme pour détruire le protoxyde d'azote."

La partie de l'enzyme où le N2O est consommé (appelée « site actif ») est unique en biologie, consistant en un arrangement complexe de cuivre et de soufre (un cluster de sulfure de cuivre). Jusqu'à maintenant, la connaissance de la façon dont ce site actif inhabituel est construit par les bactéries a fait défaut.

L'équipe de l'UEA a découvert une protéine appelée NosL, qui est requis pour l'assemblage du site actif du cluster de sulfure de cuivre et rend l'enzyme active.

Ils ont découvert que les bactéries dépourvues de NosL produisaient toujours l'enzyme, mais qu'elles contenaient moins de site actif de sulfure de cuivre. Par ailleurs, lorsque les mêmes bactéries ont été cultivées avec du cuivre en quantité insuffisante, le site actif était complètement absent de l'enzyme.

L'équipe a également montré que NosL est une protéine de liaison au cuivre, indiquant qu'il fonctionne directement en fournissant du cuivre pour l'assemblage du site actif du cluster de sulfure de cuivre.

Le professeur Le Brun a déclaré :« La découverte de la fonction de NosL est la première étape vers la compréhension de l'assemblage du site actif unique de l'oxyde nitreux réductase. Il s'agit d'informations clés car lorsque l'assemblage se passe mal, enzyme inactive conduit à la libération de N2O dans l'atmosphère."

L'équipe de l'UEA était dirigée par le professeur Nick Le Brun et le Dr Andy Gates de l'École des sciences biologiques de l'UEA, et comprenait le vice-chancelier de l'Université, le professeur David Richardson, également de l'École des sciences biologiques. Ils font partie du réseau international de l'UE axé sur la compréhension des différents aspects du N2O et du cycle de l'azote.

Le Dr Gates a déclaré :« La société est généralement bien consciente de la nécessité de lutter contre les émissions de dioxyde de carbone, mais le protoxyde d'azote est en train de devenir une préoccupation mondiale urgente et nécessite que des chercheurs possédant des compétences différentes travaillent ensemble pour prévenir d'autres effets néfastes du changement climatique.

« Avec une meilleure compréhension des enzymes qui fabriquent et détruisent le N2O, nous nous rapprochons de la capacité de développer des stratégies pour atténuer les effets néfastes de ce gaz qui change le climat sur l'environnement de la terre. »