Минеральные наночастицы могут действовать как нанозимы, помогая грибам разлагать органические загрязнители

Исследование под руководством доктора Гуанхуэй Ю из Школы наук о системе Земли Тяньцзиньского университета изучило роль наночастиц магнетита в качестве аналогов нанозимов.

Используя модельный гриб белой гнили Phanerochaete chrysosporium, Ле Чанг и Гуанхуэй Ю исследовали разложение 4,4′-дихлорбифенила (PCB15) в присутствии и отсутствии наночастиц магнетита. Добавление этих наночастиц существенно усилило разложение PCB15 грибом: степень деградации достигла 42% и 84% после 3 и 5 дней совместного культивирования соответственно.

Микроскопический анализ образцов гриба и минерала был проведён на линии BL01B Национального центра исследования белков в Шанхайском синхротронном центре (SSRF). Было обнаружено, что частицы магнетита плотно прикрепляются к гифам гриба, демонстрируя неравномерное распределение на их поверхности.

Исследователи установили, что наночастицы магнетита проявляют ферментоподобную активность, что позволяет назвать их «нанозимами». Это указывает на присущую магнетиту нанозиматическую активность.

Важным открытием стало то, что совместное культивирование гриба с наночастицами магнетита значительно усиливало нанозиматическую активность частиц. Статистический анализ выявил сильную отрицательную корреляцию (r=−0.96, p<0.001) между нанозиматической активностью магнетита и концентрацией PCB15. Это подтверждает гипотезу, что грибы белой гнили усиливают активность нанозимов магнетита для разложения PCB15.

Для изучения взаимодействия между грибом и наночастицами магнетита исследователи использовали рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) высокого разрешения.

Доктор Гуанхуэй Ю пояснил: «Гриб белой гнили разлагал PCB15, усиливая нанозиматическую активность магнетита, которая в основном контролировалась кислородными вакансиями на поверхности минерала (2–10 нм), а не химией железа. Эти поверхностные кислородные вакансии были преимущественно заполнены адсорбированными кислородсодержащими видами, включая гидроксильные группы (-OH) и адсорбированную воду».

В целом, результаты проливают свет на устойчивость и адаптацию грибов в экстремальных условиях и дают новое понимание гриб-опосредованной деградации органических загрязнителей. Это исследование имеет значение для ремедиации загрязнённых почв.

Работа опубликована в журнале Science China Earth Sciences.