Shewanella oneidensis
Shewanella oneidensis — бактерия , известная своей способностью восстанавливать ионы металлов и жить в среде с кислородом или без него . Эта протеобактерия была впервые выделена из озера Онейда , штат Нью-Йорк, в 1988 году, отсюда и ее название. [1]
S. oneidensis — факультативная бактерия , способная выживать и размножаться как в аэробных , так и в анаэробных условиях. Особый интерес к S. oneidensis MR-1 связан с его поведением в анаэробной среде, загрязненной тяжелыми металлами , такими как железо , свинец и уран . Эксперименты показывают, что он может восстанавливать ионную ртуть до элементарной ртути [2] и ионное серебро до элементарного серебра. [3] Однако клеточное дыхание этих бактерий не ограничивается тяжелыми металлами; бактерии также могут нацеливаться на сульфаты, нитраты и хроматы при анаэробном выращивании.
Этот вид упоминается как S. oneidensis MR-1, что указывает на «восстановление марганца», что является особенностью этого организма. Распространенным заблуждением является мнение, что MR-1 относится к «восстановлению металлов», а не к первоначально предполагаемому «восстановлению марганца», как заметил Кеннет Х. Нилсон, который первым выделил микроорганизм.
S. oneidensis MR-1 принадлежит к классу бактерий, известных как « диссимилирующие бактерии , восстанавливающие металлы (DMRB)», из-за их способности сочетать восстановление металлов с их метаболизмом. Способы восстановления металлов вызывают особые споры, поскольку исследования с использованием сканирующей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии выявили аномальные структурные выступы, напоминающие бактериальные нити, которые, как считается, участвуют в восстановлении металлов. Этот процесс образования внешней нити полностью отсутствует в обычном бактериальном дыхании и находится в центре многих текущих исследований.
Механика устойчивости этой бактерии и использования ионов тяжелых металлов тесно связана с ее сетью путей метаболизма. Показано, что предполагаемые переносчики оттока многих лекарств, белки детоксикации, экстрацитоплазматические сигма-факторы и регуляторы домена PAS обладают более высокой экспрессионной активностью в присутствии тяжелых металлов. Белок класса цитохрома с SO3300 также имеет повышенную транскрипцию. [4] Например, при восстановлении U(VI) используются специальные цитохромы, такие как MtrC и OmcA, для формирования наночастиц UO 2 и связывания его с биополимерами. [5]
В 2017 году исследователи использовали синтетическую молекулу под названием DSFO+ для модификации клеточных мембран двух мутантных штаммов Shewanella. DSFO+ может полностью заменить естественные токопроводящие белки, повышая мощность, которую генерирует микроб. Этот процесс представлял собой только химическую модификацию, которая не изменяла геном организма и была разделена между потомками бактерий, ослабляя эффект. [6]
