С тех пор, как ученые обнаружили, что некоторые микробы могут получать энергию от электрических зарядов, исследователи задались вопросом, как они это делают.
У бактерий нет ртов, поэтому им нужен другой способ доставлять топливо в свои тела. Новое исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывает, как одна из таких бактерий притягивает электроны прямо из электродного источника. Работа из лаборатории Арпиты Бозе, доцента биологии факультета искусств и наук, была опубликована 5 ноября в научном журнале mBio.
«Молекулярную основу этого процесса было трудно разгадать до нашей работы», - сказал Бозе.«В основном это связано со сложной природой белков, участвующих в этом процессе. Но теперь мы впервые понимаем, как фототрофные микробы могут принимать электроны от твердых и растворимых веществ».
Динеш Гупта, кандидат наук в лаборатории Бозе, является первым автором этого нового исследования. «Я был взволнован, когда мы обнаружили, что эти фототрофные бактерии используют новый этап обработки, чтобы регулировать производство ключевого белка переноса электронов, вовлеченного в этот процесс», - сказал Гупта. «Это исследование поможет в разработке бактериальной платформы, где бактерии смогут питаться электричеством и углекислым газом для производства соединений с добавленной стоимостью, таких как биотопливо».
Передача электричества через внешний слой бактерий является ключевой задачей. Этот барьер является непроводящим и непроницаемым для нерастворимых минералов железа и/или электродов.
Бозе и ее сотрудники, в том числе Роберт Кранц, профессор биологии, показали, что встречающийся в природе штамм Rhodopseudomonas palustris TIE-1 строит канал для приема электронов через свою внешнюю мембрану. Бактерии полагаются на железосодержащую вспомогательную молекулу, называемую декагемовым цитохромом с. Обрабатывая этот белок, TIE-1 может образовать важный мостик к своему источнику электронов.
Внеклеточное поглощение электронов, или EEU, может помочь микробам выжить в условиях дефицита питательных веществ.
Теперь, когда Бозе задокументировала эти механизмы, лежащие в основе EEU, она надеется использовать их в качестве биологического маркера для выявления других бактерий, питающихся электричеством, в дикой природе. Полученные данные помогут исследователям понять важность этой функции в метаболической эволюции и микробной экологии.