По данным исследования, информация о котором опубликована в «mBio», онлайн журнале открытого доступа Американского общества микробиологии, во вторник, 12 марта, тонкие бактериальные нанопровода становятся проводящими при наличии определенных аминокислот.
Встречающиеся в природе бактерии Geobacter sulfurreducens используют эти нанопровода, называемые «пили», для транспортировки электронов к отдаленным частицам железа или к другим микробами. Ученые утверждают, что можно выгодно использовать эти билогические нанопровода в топливных элементах или биоэлектронике.
Проведенные исследования показывают, что требуется включение ядра ароматических аминокислот в эти волосоподобные придатки, чтобы вызвать функционирование их в качестве электронно-биологических проводников электричества. «Это именно ароматические аминокислоты делают их проволокой», — говорит ведущий автор исследования Дерек Лавлей (Derek Lovley) из университета Массачусетса, город Амхерст. Лавлей и его коллеги удалили «ключевые» аминокислоты из «пили» и заменили их другими, меньшими, не ароматическими аминокислотами.
«Без этих ключевых компонентов, — говорит Лавлей, — «пили» являются не более чем обычной цепочкой белка». Geobacter sulfurreducens «дышит», удаляя электроны из органических материалов и направляя их к оксидам железа или к другим микроорганизмам, подобно тому, как люди извлекают электроны из органических молекул пищи и переносят их на кислород. Для транспортировки электронов бактерии используют свои «пили», чтобы дотянуться до железных оксидов или других микробов, передавая «избыток» электронов по тончайшей структуре к месту назначения.
Движение электронов, происходит так же, как оно происходит при дыхании всего живого, но, в последнем случае, это, как правило, осуществляется дискретными белками или другими молекулами, которые действуют как контейнеры для челночного перевоза электронов из одного места в другое. Лавлей говорит, что уже предварительные результаты показали, что «пили» обладают металлической проводимостью, за счет чего они способны передавать электроны вдоль непрерывной структуры, хотя это открытие в биологии пока еще считается спорной находкой.
Чтобы исследовать, как «пили» осуществляют перенос электронов, ученые изучали также небиологические органические материалы, которые могут проводить электричество, и именно те из синтетических материалов, которые включают ароматические соединения, отвечающие за проводимость. Они предположили, что, возможно, это будет похоже на поведение «пили», в части, использования ароматических аминокислот. Ароматические соединения имеют высокостабильные кольцевые структуры из атомов углерода.
Исследуя «пили», группа ученых под руководством Лавлея искала именно такие ароматические аминокислоты в звеньях белков «пили», предполагая, что, скорее всего, именно они вносят свой вклад в проводимость биологических нитей. Используя генетические методы, исследователи разработали штамм Geobacter, у которого «пили» не имеют ароматических аминокислот в «ключевых» областях, и убедились, что такие «пили» не способны проводить электричество. Удаление ароматических аминокислот из «пили» — это то же самое, как взять медные провода, покрытые пластмассой, и удалить из них медный проводник. Нет меди – нет проводимости, и все что вы имеете – это трубку пластмассы.
Читайте также: Новости Новороссии.