中科院蘇州納米所的研究人員利用仿生學(xué)手段，成功揭示了古細菌的酸適應(yīng)機制，相關(guān)成果近日發(fā)表于《科學(xué)報告》。
古細菌是一類不含細胞核和膜包圍細胞器的單細胞生物，多生存于高溫、高鹽、高壓或pH值等環(huán)境中。古細菌對環(huán)境的適應(yīng)機制一直是微生物領(lǐng)域的研究熱點之一?？茖W(xué)家曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在組成嗜酸古細菌細胞膜的脂質(zhì)分子中，糖脂的比例遠遠高于其他種類生物的細胞膜，但由于缺乏合適的工具和手段，糖脂在質(zhì)子防御中的作用并未得到足夠充分的研究。
蘇州納米所馬宏偉課題組創(chuàng)造性地引入仿生學(xué)手段，將內(nèi)部富含羥基的表面高分子膜——聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯作為仿生高分子層，模擬嗜酸古細菌表面糖脂所形成的富含羥基的糖被，從而定量研究羥基基團在嗜酸古細菌酸耐受機制中的作用。研究人員通過使用納克級靈敏度的實時監(jiān)測設(shè)備——石英晶體微天平，證實了該仿生高分子層具有顯著的質(zhì)子屏蔽作用，可在pH值為1.0的酸性液體環(huán)境中長期維持pH值≥5.0的局部微環(huán)境。通過共聚和嵌段聚合，研究人員成功對質(zhì)子屏蔽能力進行了系統(tǒng)的研究和細致的調(diào)制，并初步驗證了其在三維空間中的作用效果。
研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相同濃度的單體分子溶解于溶液中時，游離的羥基并不表現(xiàn)出質(zhì)子屏蔽特性，說明該性能依賴于高分子主鏈對羥基的固定和富集。在自然界中，嗜酸古細菌則巧妙地利用了組成細胞膜的脂質(zhì)分子骨架來“兼任”這一角色。脂質(zhì)骨架致密排列，可行使固定和富集羥基的功能。
該仿生研究定量揭示了嗜酸古細菌的一項低pH適應(yīng)機理，明確證實了羥基的質(zhì)子屏蔽作用，其成果可應(yīng)用于防酸材料的開發(fā)。而研究中所構(gòu)建的仿生體系可繼續(xù)應(yīng)用于其他防酸分子和基團的評價與篩選，有望發(fā)展成為一套標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)子屏蔽研究系統(tǒng)。
