Установлена природа бактериальных нанопроводов

tIYofxwI-jA1

Ученые из Университета Южной Калифорнии установили, что «нанопровода», которые образуют некоторые бактерии, представляют собой не пили, как считалось ранее, а выросты клеточной мембраны. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, кратко о нем можно прочитать в пресс-релизе Университета.

На фото: Скриншот видео, на котором происходит рост пилей. Изображение: Moh El-Naggar

Установить природу нанопроводов удалось сочетанием двух методов: анализа экспрессии генов и флюоресцентной микроскопии. На первом этапе ученые доказали, что рост электропроводных нитей у бактерий можно стимулировать удалением из среды кислорода. Оказалось, что такая стимуляция не вызывает увеличения объемов синтеза белка пилина. Пилин составляет основу пилей — шипов, с помощью которых бактерии связываются друг с другом для обмена генетическим материалом. Ранее считалось, что именно пили некоторые бактерии используют в качестве проводов, однако, как показали дальнейшие исследования, это оказалось не так.

Во второй серии экспериментов ученые использовали методы флюоресцентного мечения различных белков — в том числе тех, которые заякорены на клеточной мембране, — для того, чтобы проследить, как у отдельной бактерии вырастают «нанопровода». Оказалось, что загадочные филаменты формируются как выросты мембраны, причем несут на себе большое количество цитохромов — белков, которые осуществляют перенос электронов. Цитохромы встречаются у всех живых организмов, например, в дыхательной цепи митохондрий в клетках человека.

Электропроводящие выросты были обнаружены несколько лет назад у многих неродственных видов бактерий, в том числе у Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens и даже у некоторых фотосинтезирующих цианобактерий. В 2010 году та же группа из Университета Южной Калифорнии продемонстрировала, что некоторые бактериальные филаменты действительно обладают высокой, близкой к металлам проводимостью. Чтобы доказать это, ученым пришлось выращивать бактерии на специально разработанной подложке, несущей наноразмерные контакты.

HmUvDOtz0bs1

 

Сканирующая электронная микрофотография электропроводящих нитей бактерий на подложке с электродами. Изображение: Moh El-Naggar

Судя по всему, в природе бактерии-металлоредуценты используют «нанопровода» в качестве заземления: по ним на субстрат передаются электроны, которые используются для восстановления ионов железа или магния из соответствующих солей. Ученые же считают, что бактерий, которые способны самостоятельно выращивать такие филаменты, можно использовать в качестве основы для биологических аналогов аккумуляторов или, возможно, даже для создания биологических вычислительных машин.