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

05.08.2019 10:00:00

...как следует из данных, полученных межпланетным аппаратом «Кассини», кольца Сатурна намного моложе самой планеты...

…опубликованы результаты второго этапа проекта «Микробиом человека»...

...ферменты бактерий, обитающих в человеческом кишечнике, могут превратить эритроциты групп крови А в эритроциты «универсальной» крови группы 0...

>>
30.07.2019 17:30:00

Климатологи из Саскачеванского университета проанализировали данные о почти девяти тысячах дождей, собранные с 1964 по 2013 год. Вывод оказался таким: чем сильнее развивается глобальное потепление, тем чаще случаются именно катастрофические ливни.

>>
24.07.2019 15:30:00

Масштаб голодания в североамериканских учебных заведениях оценила аспирантка Флоридского университета Асиль Эль-Зайн. Проведенный ею опрос показал, что 19% студентов недоедает, а каждый четвертый постоянно с ужасом думает, где взять деньги на завтрашнюю еду.

>>
08.07.2019 16:00:00

...необходимы новые оценки значимости научных журналов, более широкие и прозрачные, чем импакт-фактор...

...деградацию полиэтиленового и полистиролового мусора в море ускоряет специализированное сообщество бактерий...

...смертность африканских слонов от браконьерства снизилась с 10% в 2011 году до менее 4% в 2017-м, вероятно, из-за запрета на торговлю слоновой костью в Китае...

>>
28.06.2019 14:00:00

Доктор Аниш Бхува из Лондонского университетского колледжа решила проследить за изменениями системы кровоснабжения у тех, кто впервые решил пробежать лондонский марафон.

>>