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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,研究人員一直想知道它們是如何做到的。
細菌沒有嘴巴,所以他們需要另一種方式來將燃料帶入體內(nèi)。圣路易斯華盛頓大學(xué)的一項新研究揭示了這樣一種細菌是如何直接從電極源吸引電子的。來自藝術(shù)與科學(xué)生物學(xué)助理教授Arpita Bose實驗室的研究成果于11月5日發(fā)表在科學(xué)雜志mBio上。
玻色說:“直到我們開展工作之前,很難弄清這個過程的分子基礎(chǔ)。” “這主要是由于該過程涉及的蛋白質(zhì)的復(fù)雜性質(zhì)。但是,現(xiàn)在,我們第一次了解光養(yǎng)微生物如何接受來自固態(tài)和可溶性物質(zhì)的電子。”
Dinesh Gupta,博士 這項新研究的第一作者是Bose實驗室的候選人。Gupta說:“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)這些光養(yǎng)細菌使用新的加工步驟來調(diào)節(jié)參與該過程的關(guān)鍵電子轉(zhuǎn)移蛋白的產(chǎn)生時,我感到非常興奮。” “這項研究將有助于設(shè)計一個細菌平臺,細菌可以在該平臺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。”
使電流穿過細菌的外層是關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。該屏障既不導(dǎo)電又對不溶性鐵礦物質(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菌株建立了一個接收電子的通道,該電子跨過其外膜。細菌依賴于稱為十血紅素細胞色素c的含鐵輔助分子。通過加工這種蛋白質(zhì),TIE-1可以與其電子源形成必不可少的橋梁。
細胞外電子吸收或EEU可以幫助微生物在缺乏營養(yǎng)的條件下生存。
既然Bose記錄了EEU背后的這些機制,她希望將其用作生物標(biāo)記,以識別野外其他食電細菌。這些發(fā)現(xiàn)將幫助研究人員了解這種功能在代謝進化和微生物生態(tài)學(xué)中的重要性。
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