Эксперименты подтверждают заявления о проводимости микробных нанопроволок

В серии статей, относящихся к 2011 году, группа Ловли представила несколько линий экспериментальных доказательств того, что пили Geobacter проводят электроны за счет тесного взаимодействия ароматических аминокислот в структуре белкового волокна. Как объясняет Мальванкар: «Электроны текут, как в медной проволоке, отсюда и термин« металлическая проводимость »."Однако за последние два года многие группы разработчиков теоретических моделей опубликовали статьи, в которых делается вывод, что результаты Ловли и Малванкара невозможны.
Но, говорит Ловли, «на мой взгляд, экспериментальные данные важнее моделирования.

Как сказал покойный физик Ричард Фейнман: «Неважно, насколько прекрасна ваша теория, не имеет значения, насколько вы умны». Если не согласен с экспериментом, это неправильно.’"
В поисках еще большего количества экспериментальных данных Мальванкар на два года поехал в Брукхейвенскую национальную лабораторию, чтобы дополнительно оценить структуру пилей Geobacter с помощью сложных подходов, включая синхротронную микродифракцию рентгеновских лучей и дифракцию рентгеновских лучей по кривой качания.

Он нашел периодическое 3.Расстояние между ароматическими аминокислотами в пилях Geobacter составляет 2 ангстрем, гораздо ближе друг к другу, чем предсказывали теоретические модели. Результаты опубликованы в текущем номере журнала mBio.
Лавли говорит: «В экспериментах Нихила мы видим явный признак плотной упаковки ароматических аминокислот. У непроводящих пилей этого нет.

Кроме того, когда Нихил подкисил пили, наблюдалось увеличение упаковки ароматических углеводородов пропорционально увеличению их проводимости. Эти результаты согласуются с нашей концепцией металлической проводимости в пилях.

Ни одна из моделей, отвергающих нашу гипотезу, не соответствовала этим результатам."
Чтобы лучше понять несоответствие между экспериментами и моделями, Мальванкар объединился с Эриком Марцем, почетным профессором Университета Массачусетса Амхерст и экспертом по моделированию белков.

Они обнаружили, что изменение одного простого предположения при построении модели пили резко изменило результат. Мальванкар объясняет: «Предыдущие модели начинались с шаблона структуры Neisseria gonorrhoeae pili.

Однако пили Geobacter на самом деле более близки к пили Pseudomonas aeruginosa. Наша модель основана на Pseudomonas."
Модель Мальванкара предсказывает плотную упаковку ароматических аминокислот в соответствии с их экспериментальными результатами и гипотезой о том, что пили Geobacter обладают металлической проводимостью.
Марц предупреждает: «Мы не утверждаем, что наша модель верна на 100 процентов.

На самом деле, мы уверены, что это не так. Но другие модели просто не могут объяснить экспериментальные результаты. Наш делает.

Кроме того, проводимость исходит от белка. Ученые всегда говорили, что белки не могут выполнять эту функцию. Мы обнаружили, что они не только делают это, но и делают это хорошо.

Это принципиально такое интересное открытие, на которое ученым придется обратить внимание."
Это открытие, поддержанное финансированием U.S.

Управление военно-морских исследований, как ожидается, поможет в разработке других бактерий для производства микробных нанопроволок с помощью методов синтетической биологии. Например, лаборатория Ловли изобрела искусственную форму фотосинтеза, при которой микробы используют возобновляемую электроэнергию для преобразования углекислого газа в топливо и другие органические химические вещества. Он говорит: «Чем лучше мы понимаем, как работают микробные нанопровода, тем больше у нас шансов оптимизировать электронный обмен между электродом и микробом."

Малванкар добавляет: «Есть также возможность извлечь выгоду из фундаментальных принципов дизайна, которым нас учит природа, чтобы производить новые электронные материалы экологически безопасным способом.«В природе Geobacter используют свои микробные нанопроволоки для дыхания; они переносят электроны на оксиды железа, природные ржавчинные минералы в почве, которые выполняют ту же функцию для этих бактерий, что и кислород в организме человека. «То, что Geobacter может делать со своими нанопроводами, похоже на дыхание через трубку длиной 10 километров», – говорит он.
Другие участники группы Ловли показали, что Geobacter использует микробные нанопроволоки для электрического взаимодействия с другими видами микробов.

Этот совместный обмен электронами важен для преобразования органических отходов в метан, что является эффективной биоэнергетической стратегией. Нанопроволоки также являются ключевыми компонентами текущих исследований лаборатории Ловли по созданию биокомпьютеров и новых биосенсоров.

Команда Университета Массачусетса в Амхерсте в настоящее время работает над «фабрикой пилей», чтобы сделать очищенные пили Geobacter свободно доступными для других исследователей, чтобы они могли повторить эти эксперименты или провести другие исследования.

2 комментария к “Эксперименты подтверждают заявления о проводимости микробных нанопроволок”

  1. Олеся

    Вот в аккурат с сей статьи затеваю учить такой дневник. Плюс один подписчик.

  2. Герман Копылов

    Услаждает, что ваш блог неустанно прогрессирует. Данные сообщения лишь приобщают знаменитости.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *