负责甲烷—甲醇转换的酶物质在一个包含仅1个铜离子的位置发生催化反应。

甲烷氧化菌能够从环境中清除甲烷，并将其转化为可用燃料，这种细菌究竟是如何自然地进行这样的复杂的反应是一个未解谜团。日前，美国西北大学一支跨学科研究小组发现，负责甲烷—甲醇转换的酶物质在一个包含仅1个铜离子的位置发生催化反应。相关研究成果发表在《科学》上。

这项最新发现将引导科学家设计新型人造催化剂，它能将甲烷转化为易于使用的甲醇，其机理与甲烷氧化菌相同。研究报告合著作者、西北大学温伯格艺术科学学院温伯格家族特聘生命科学教授Amy C. Rosenzweig说：“几十年以来，负责催化作用的金属离子的性质和结构很难确定，目前我们的研究为进一步理解细菌如何将甲烷转化为甲醇实现了一次重大飞跃。”

该研究报告另一位合著作者、西北大学温伯格艺术科学学院化学教授Brian M. Hoffman说：“通过识别涉及该复杂反应的关键铜离子类型，将为我们确定大自然如何进行最具挑战性的复杂反应奠定基础。”

研究人员称，通过氧化甲烷并将其转换为甲醇，甲烷氧化菌的作用令人惊奇，它不仅从环境中消除有害的甲烷温室气体，而且还将其转换成为一种易于使用、可持续性汽车燃料。

当前甲烷—甲醇反应工业催化过程需要巨大压力和极高温度，温度需要达到1300摄氏度以上。相比之下，甲烷氧化菌在室温条件下就可以“免费反应”。

研究报告第一作者、西北大学研究生Matthew O. Ross说：“虽然铜离子所在位置能够催化人造材料中甲烷—甲醇转化进程，但是在自然环境中铜离子位置的甲烷—甲醇催化过程是前所未有的。如果我们能够全面理解在室温条件下如何实现甲烷—甲醇转化，就能进一步优化改良当前的催化剂。”（刘奕洋）

相关论文信息：

DOI:10.1126/science.aav2572