أسلاك البروتين النانوية من نوع جيوباكتير

أدى دراسة الأسلاك النانوية البروتينية الموصلة للكهرباء في جيوباكتير سولفوري دو ريس إلى مفاهيم جديدة لنقل الإلكترونات خارج الخلية على مسافات طويلة، بالإضافة إلى تطوير مواد موصلة مستدامة وأجهزة إلكترونية ذات وظائف جديدة. حتى وقت قريب، كانت الأسلاك النانوية البروتينية الموصلة للكهرباء (e-pili)، التي تم تجميعها من وحدات بروتين PilA، هي الوحيدة المعروفة في جيوباكتير. ومع ذلك، فإن الألياف المكونة من السيتروم متعدد الهيم من النوع c، OmcS، موجودة في بعض التحضيرات لبروتينات سطح ج. سولفوري دو ريس. الغرض من هذه المراجعة هو تقييم الأدلة المتاحة حول التعبير داخل الجسم لـ e-pili والألياف OmcS ووظيفتها البيولوجية. تُظهر الأدبيات الوفيرة أن ج. سولفوري دو ريس يعبر عن e-pili، التي تكون ضرورية لنقل الإلكترونات على مسافات طويلة إلى أكاسيد الحديد (III) ومن خلال الأفلام الحيوية الموصلة. على النقيض من ذلك، لا توجد أدلة قاطعة حتى الآن تشير إلى أن ج. سولفوري دو ريس من النوع البري يعبر عن ألياف طويلة من OmcS تمتد من الخلايا، وأن حذف جين OmcS يزيد فعليًا من موصلية الفيلم الحيوي. ليست الأدبيات تدعم القلق من أن العديد من الدراسات السابقة حول e-pili كان قد تم دراسة ألياف OmcS عن طريق الخطأ. على سبيل المثال، يزيد التعبير غير المتجانس عن وحدة بروتين بيلين الغنية بالعطرية من جيوباكتير متاليرودس من موصلية الأسلاك النانوية الفردية بأكثر من 5000 ضعف، بينما يقلل التعبير عن وحدات بروتين بيلين الفقيرة بالعطرية الموصلية بأكثر من 1000 ضعف. تم تحقيق هذا الاختلاف بأكثر من مليون ضعف في موصلية الأسلاك النانوية مع الحفاظ على القطر البالغ 3 نانومتر الذي يتميز به e-pili. تنتج طرق التنقية التي تقضي على جميع آثار OmcS e-pili موصلة للغاية، كما أن التعبير غير المتجانس عن وحدة e-pilin في الميكروبات التي لا تنتج OmcS أو أي من السيتروم المتواجد على السطح الخارجي يحقق ذلك أيضًا. تحتاج الدراسات المستقبلية حول تعبير ج. سولفوري دو ريس عن الأسلاك النانوية البروتينية إلى أن تكون واعية لأهمية الحفاظ على ظروف النمو ذات الصلة بالبيئة لأن ظروف الثقافة الصناعية في المختبر يمكن أن تختار بسرعة ضد تعبير e-pili. المبادئ المستخلصة من دراسة e-pili قد مكنت من تحديد الأسلاك النانوية البروتينية غير السيتروماتية في بكتيريا وأركيا متنوعة. ويستدعي البحث المماثل عن الأنتيبيات السيترومية. تقدم كل من e-pili وألياف OmcS خيارات تصميم لاصطناع الإلكترونيات "الخضراء" المعتمدة على البروتين، والتي قد تكون القوة الدافعة الأساسية لدراسة هذه الهياكل في المستقبل القريب.