Как «губка» бактерий Geobacter поглощает уран

Бактерии Geobacter могут очищать радиоактивные урановые отходы, но механизм этого процесса долгое время оставался загадкой.

В 2011 году команда микробиолога Джеммы Регеры обнаружила, что Geobacter создают на одной стороне клетки белковые нити, которые действуют как «провода». Они «подзаряжают» уран, что приводит к двум результатам:

  1. Запускаются химические реакции, дающие бактериям энергию.
  2. Уран переходит в минеральную форму, что предотвращает его распространение в окружающей среде.

Однако эти белковые «провода» объясняли поглощение только около 75% урана.

Новое исследование, опубликованное 4 августа в журнале Applied and Environmental Microbiology, раскрыло оставшиеся 25%. Оказалось, что молекулы липополисахаридов, покрывающие поверхность клетки, действуют как губка, впитывая уран.

Ключевые открытия:

  • Поглотив уран, бактерии упаковывают его в везикулы — пузырьки, покрытые липополисахаридами.
  • Клетки высвобождают эти везикулы и обновляют свой липополисахаридный слой, чтобы поглотить больше урана.
  • Это механизм ремоделирования клеточной поверхности для максимальной защиты.

Перспективы применения:

  • Биоремедиация: Очистка от опасных загрязнений.
  • Рециклинг: Извлечение дефицитных металлов из электронных отходов.
  • Создание системы селективного удаления металлов, подобной ферментеру, где дыхание бактерий Geobacter будет захватывать токсичные и ценные металлы с помощью белковых «проводов» и молекулярных «губок».
  • Масштабирование производства везикул для создания «фабрики» по извлечению металлов из воды.

Как было сделано открытие:

Исследование стало примером преемственности в науке. После окончания финансирования основного проекта работу продолжил студент-бакалавр Майкл Паксия при поддержке колледжа и двух аспирантов — Майкла Манзеллы и Дженны Янг. Без формального гранта им удалось идентифицировать гены, ответственные за синтез липополисахаридов. Позже докторант Морген Кларк завершил картину, показав весь цикл поглощения урана.

«Это история, которую вели невероятно умелые и высокомотивированные студенты. Я не могу передать, как я горжусь», — сказала Джемма Регера.