研究人員發(fā)現(xiàn)用于收集電子的新型過(guò)程微生物

自從科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些微生物可以從電荷中獲取能量以來(lái)，研究人員一直想知道它們是如何做到的。

細(xì)菌沒(méi)有嘴巴，所以他們需要另一種方式來(lái)將燃料帶入體內(nèi)。圣路易斯華盛頓大學(xué)的一項(xiàng)新研究揭示了這樣一種細(xì)菌是如何直接從電極源吸引電子的。來(lái)自藝術(shù)與科學(xué)生物學(xué)助理教授Arpita Bose實(shí)驗(yàn)室的研究成果于11月5日發(fā)表在科學(xué)雜志mBio上。

玻色說(shuō)：“直到我們開(kāi)展工作之前，很難弄清這個(gè)過(guò)程的分子基礎(chǔ)。” “這主要是由于該過(guò)程涉及的蛋白質(zhì)的復(fù)雜性質(zhì)。但是，現(xiàn)在，我們第一次了解光養(yǎng)微生物如何接受來(lái)自固態(tài)和可溶性物質(zhì)的電子。”

Dinesh Gupta，博士 這項(xiàng)新研究的第一作者是Bose實(shí)驗(yàn)室的候選人。Gupta說(shuō)：“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)這些光養(yǎng)細(xì)菌使用新的加工步驟來(lái)調(diào)節(jié)參與該過(guò)程的關(guān)鍵電子轉(zhuǎn)移蛋白的產(chǎn)生時(shí)，我感到非常興奮。” “這項(xiàng)研究將有助于設(shè)計(jì)一個(gè)細(xì)菌平臺(tái)，細(xì)菌可以在該平臺(tái)上以電和二氧化碳為食，以生產(chǎn)增值化合物，例如生物燃料。”

使電流穿過(guò)細(xì)菌的外層是關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。該屏障既不導(dǎo)電又對(duì)不溶性鐵礦物質(zhì)和/或電極不可滲透。

玻色及其合作者，包括生物學(xué)教授羅伯特·克蘭茲(Robert Kranz)指出，天然存在的杜鵑假單胞菌TIE-1菌株建立了一個(gè)接收電子的通道，該電子跨過(guò)其外膜。細(xì)菌依賴于稱為十血紅素細(xì)胞色素c的含鐵輔助分子。通過(guò)加工這種蛋白質(zhì)，TIE-1可以與其電子源形成必不可少的橋梁。

細(xì)胞外電子吸收或EEU可以幫助微生物在缺乏營(yíng)養(yǎng)的條件下生存。

既然Bose記錄了EEU背后的這些機(jī)制，她希望將其用作生物標(biāo)記，以識(shí)別野外其他食電細(xì)菌。這些發(fā)現(xiàn)將幫助研究人員了解這種功能在代謝進(jìn)化和微生物生態(tài)學(xué)中的重要性。