Бактерии делают наносеребро

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №9)

Железо — важный элемент для микроорганизмов. Иногда во внешней среде его бывает меньше, чем нужно для поддержания жизненно важных функций, поэтому некоторые бактерии научились накапливать этот элемент, чтобы воспользоваться им при необходимости.

Исследователи «научили» бактерии запасать серебро вместо железа, что открывает путь к промышленному получению наночастиц серебра («ACS Synthetic Biology», 2016, doi: 10.1021/acssynbio.6b00117). Наночастицы серебра используют, например, для изготовления бактерицидных покрытий, перевязочных материалов и тканей. В настоящее время промышленное получение этих наночастиц требует высоких температур или затрат больших количеств реагентов, не всегда дешевых и безопасных. Модифицированные бактерии будут производить наночастицы серебра биотехнологическим способом — примерно так же, как производятся некоторые витамины, антибиотики или глутамат натрия.

Чтобы превратить бактерии в нанореакторы для получения серебра, Памела Силвер и Тобиас Гайссен из Гарвардского университета модифицировали их органоиды, которые называются энкапсулиновыми нанокомпартментами. Эти полые структуры, немного похожие на вирусные капсиды, состоят из особых белков — энкапсулинов, — одни из которых образуют стенки «кладовки», другие связывают железо. Первые опыты проводили с бактерией Thermotoga maritima — исследователи удалили ее ген, отвечающий за производство железозапасающих белков, и заменили его нуклеотидной последовательностью, которая кодирует небольшой белок, восстанавливающий серебро. Затем всю генетическую цепочку, обеспечивающую производство энкапсулинов, ввели в клетки «рабочей лошадки» микробиологов — кишечной палочки Escherichia coli. В модифицированной E. coli сформировались энкапсулиновые компартменты, внутри которых выросли симметричные наночастицы из серебра диаметром от 13 до 15 нм. На завершающем этапе исследователи разрушали оболочку клеток, извлекали оттуда наночастицы серебра и очищали их.


s20160914 chem nanoAg.jpg

Просвечивающая электронная микроскопия показывает, что серебро накапливается внутри органоидов бактерий. При этом образуются наночастицы серебра диаметром 13—15 нм


Бактерицидные свойства «энкапсулиновых» наночастиц серебра проверяли на пяти лабораторных штаммах бактерий, включая известный патоген Salmonella typhimurium. Оказалось, что противомикробная активность наночастиц, произведенных бактериями, почти вдвое больше, чем у наночастиц, полученных химическим способом из солей серебра. Возможная причина в том, что «бактериальные» частицы более симметричны и у них меньше разброс по размерам.

Работа Силвер и Гайссена — первый пример получения наночастиц металла в энкапсулиновых нанокомпартментах бактерии. Ранее металлические наноструктуры получали за счет модификации вирусов или железосодержащих белков-ферритинов. В первом случае удалось сформировать наночастицы размером 21—50 нм, во втором — 5—8 нм, однако энкапсулины для этого использовали впервые. Как отмечает Томас Гайссен, энкапсулины бактерий можно будет перенастроить и для получения других наночастиц металлов, которые могут обладать не только бактерицидной активностью, но и каталитической, а также магнитными или иными свойствами.

Разные разности

05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>
09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>