Аминокислоты наделяют бактериальные «нанопровода» способностью проводить электричество
 Изображение Geobacter sulfurreducens, полученное при помощи просвечивающего электронного микроскопа. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Бактерий Geobacter sulfurreducens можно найти в анаэробных почках и донных отложениях по всему миру. С момента открытия этой бактерии в 1987 году, она привлекает к себе повышенное внимание за счет своей способности «дышать» (так, как мы дышим кислородом) загрязняющими веществами, находящимися в сточных водах, в частности, оксидом железа, очищая стоки.
В основе процесса «дыхания» бактерии лежит перенос электронов. Чтобы выжить в среде с недостатком кислорода, Geobacter использует перемещение электронов по тонким волосоподобным нитям. Это необычно, поскольку другие формы жизни обычно задействуют в этом процессе что-то, расположенное внутри клетки. Эти нити были обнаружены группой ученых из University of Massachusetts Amherst (США) в 2005 году. Как выяснилось, они имеют толщину лишь 5 нм, но могут достигать длины 20 000 нм (во много раз длиннее тела самой бактерии).
В 2011 году та же научная группа показала, что нитям свойственна металлическая проводимость, что дало им «прозвище» - нанопровода. Как ни странно, новое открытие шло в разрез с привычным учением о переносе электронов в биологии, поскольку обычно речь идет о туннелировании электронов от одной молекулы к другой.
В своем последнем исследовании эта же исследовательская группа постаралась понять, как именно реализуется на практике описанная ранее металлическая проводимость. Ответы на свои вопросы команда постаралась найти в синтетических органических полимерах, проводимость которых обусловлена перекрытием орбиталей ароматических соединений. Это позволило ученым предположить, что ароматические аминокислоты, присутствующие в нитях, и определяют их уникальные свойства.
Используя технику генетических манипуляций, исследователи переключили «подозреваемую» ароматическую аминокислоту в ключевых областях генома Geobacter sulfurreducens на неароматическое соединение – аланин. Новый штамм Geobacter выглядел под микроскопом точно так же, как старый, однако нити этих бактерий не демонстрировали тех же электрических свойств. Как выразились сами ученые, это было похоже на извлечение меди из изолированного провода: он по-прежнему выглядел точно так же, но не мог проводить электричество в принципе. Приведенная аналогия отлично объясняет произошедшие изменения.
По мнению ученых, теперь доказано, что нити и присутствующие в них ароматические соединения имеют решающее значение в процессе дыхания бактерий. Правда, данная идея до сих пор вызывает критику в научном мире. В 2012 году был опубликован ряд работ, в том числе, содержащих результаты численного моделирование различных вариантов проводимости нитей данной бактерии, показывающих, что описанная схема не может иметь места.
Подробные результаты работы опубликованы в открытом журнале mBio.
Также по теме:
- Стареют ли бактериальные клетки?
- Неблагоприятные условия делают бактерий устойчивыми к действию антибиотиков
- Бактерии кишечника участвуют в регуляции метаболизма холестерина
- Синий свет способен противостоять развитию инфекций кожи и мягких тканей
- Описан ранее неизвестный механизм патогенеза бактериальной природы
Источники: