Des enzymes de traitement de l’azote plus efficaces identifiées par le MIT
Des études récentes menées par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont révélé pourquoi certaines enzymes, appelées nitrogenases, sont plus efficaces que d’autres dans la conversion du gaz azoté en ammoniac. Bien que le gaz azote soit abondant dans l’atmosphère terrestre, la plupart des organismes vivants ne peuvent pas l’utiliser directement. Seules certaines bactéries possèdent ces enzymes capables de décomposer le gaz azote.
Il existe trois classes différentes de nitrogenases chez les microbes fixateurs d’azote, qui varient en fonction des métaux qu’elles contiennent. Les nitrogenases contenant du molybdène se sont avérées les plus efficaces. Les chercheurs ont découvert que, bien que le molybdène ne se lie pas directement à l’azote, il aide les atomes de fer à établir des liaisons plus fortes avec l’azote, ce qui est une étape critique pour briser la liaison entre les deux atomes d’azote formant le gaz azote.
Daniel Suess, professeur de chimie au MIT et auteur principal des études, a déclaré que l’étape de liaison initiale est la plus difficile. Une fois la liaison triple azote-azote rompue, il devient plus facile de former des liaisons azote-hydrogène.
Les résultats de ces recherches pourraient aider à concevoir des enzymes ou des catalyseurs synthétiques capables de convertir le gaz azote en ammoniac, ce qui pourrait réduire la dépendance aux engrais chimiques.
Avant l’évolution des microbes capables de fixer l’azote, il y a environ 3 milliards d’années, la rupture de la liaison triple entre les atomes d’azote ne pouvait se faire que par des événements à haute énergie, tels que des éclairs. Les nitrogenases, dont le site actif contient un cofacteur catalytique composé d’un cluster de fer, de soufre et de carbone, sont cruciales pour ce processus. Celles qui contiennent du molybdène sont les plus performantes, suivies par celles contenant du vanadium. Les enzymes n’ayant que du fer sont les moins efficaces.
Les chercheurs ont également mis en évidence que l’inclusion de molybdène dans le cofacteur facilite le transfert d’électrons depuis le fer vers des composés similaires à l’azote, ce qui permet une meilleure catalyse. Ces découvertes pourraient guider le développement d’organismes génétiquement modifiés capables de produire leur propre ammoniac, réduisant ainsi le besoin d’engrais.
Ces travaux ont été financés principalement par le Département de l’Énergie des États-Unis, la National Science Foundation et l’Institut national des sciences médicales générales.
Source : MIT News
