Бактериальные "волосы" оказались отличными электрическими проводами

Хотя белки обычно являются электроизоляторами, нановолокна (пили) на поверхности бактерий Geobacter демонстрируют металлоподобную проводимость. Чтобы понять причину этого, учёные использовали рентгеноструктурный анализ.

Ключевое открытие

Исследование с помощью синхротронной рентгеновской микродифракции выявило периодическое расстояние в 0.32 нм в проводящих пилях дикого штамма G. sulfurreducens. Этот пик отсутствовал у непроводящего штамма Aro5, лишённого ключевых ароматических аминокислот.

Структура и функция

• Интенсивность пика 0.32 нм увеличилась в 100 раз при снижении pH с 10.5 до 2, что коррелирует с известным 100-кратным ростом проводимости.
• Металлоподобная проводимость объясняется перекрывающимися орбиталями ароматических аминокислот, упакованных на расстоянии 0.3–0.4 нм.
• Альтернативная модель гомологии, построенная на основе пили Pseudomonas aeruginosa, подтвердила эти экспериментальные данные.

Значение и перспективы

Пили G. sulfurreducens представляют собой новый класс электронно-функциональных белков. Понимание их структуры открывает путь к:

• Целенаправленному генетическому улучшению проводимости.
• Созданию нетоксичных нанобиоисточников тока для лёгкой электроники.
• Разработке новых биоэлектронных материалов и применению в биоремедиации.