Биохимикам удалось узнать тонкости дыхания одного из самых непонятных организмов Земли -- бактерии shewanella oneidis, которая дышит оксидами тяжелых металлов.

Группа европейских и американских исследователей во главе с Брайаном Лоуером (Brian Lower) из университета штата Огайо при помощи разных методов микроскопии смогла получить новые данные о том, как работают два важнейших белка бактерии shewanella oneidensis.

Бактерии этого вида привлекли ученых сравнительно недавно. Они получают кислород для своего существования, восстанавливая железо Fe³⁺ из Fe₂O₃ до Fe²⁺. Обычно в природе все бывает ровно наоборот: железо, обычно под воздействием кислорода воздуха, окисляется. Так образуется известная всем ржавчина.

Как они дышат?

Умы исследователей сразу захватили мысли о потенциале применения этих бактерий для переработки отходов тяжелых металлов и различных электрохимических приборов. Вскоре биохимики начали выяснять механизм взаимодействия микроорганизмов с соединениями железа. Оказалось, что за него отвечает два белка, содержащихся в мембране (оболочка, отделяющая бактерию от внешней среды), – OmcA и MtrC.

Авторы работы изучали колонии бактерий, размещенных на кусочках гематита -- природного минерала, основной компонент которого Fe₂O₃. А чтобы облегчить наблюдение, в систему ввели соединения, которые при взаимодействии с нужными белками можно легко определить. Выяснилось, что белок OmcA выделяется в том месте мембраны, где происходит соприкосновение с частичками гематита. А вот MtrC равномерно распределен по всей внешней оболочке бактерии.

Исследователи надеются, что эти данные позволят приблизить момент, когда бактерия найдет свое применение для нужд человека. Поэтому экспериментаторы надеются до конца понять, как внутри бактерии восстанавливается железо. И модифицировать соответствующую молекулу так, чтобы могла «работать» с соединениями разных тяжелых металлов.

Бактериальная батарейка и живой щит

Бактерии Shewanella oneidensis привлекают внимание ученых со всех сторон. Электрические свойства двух белков уже пытались использовать сразу для двух важных целей. Во-первых, чтобы предотвратить окисление поверхности металла (ведь бактерии обладают электронодорными свойствами, поэтому не дадут металлу вступить во вредные для народного хозяйства реакции). Во-вторых, систему бактерия-гематит можно подключить в электрическую цепь, которая не прервется.

Результаты работы опубликованы в журнале Applied and Environmental Biology.