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(xì)菌的酸適應(yīng)機(jī)制，相關(guān)成果近日發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。
古細(xì)菌是一類不含細(xì)胞核和膜包圍細(xì)胞器的單細(xì)胞生物，多生存于高溫、高鹽、高壓或pH值等環(huán)境中。古細(xì)菌對環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制一直是微生物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一?？茖W(xué)家曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在組成嗜酸古細(xì)菌細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子中，糖脂的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他種類生物的細(xì)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(xì)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(tuán)在嗜酸古細(xì)菌酸耐受機(jī)制中的作用。研究人員通過使用納克級靈敏度的實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備——石英晶體微天平，證實(shí)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(jìn)行了系統(tǒng)的研究和細(xì)致的調(diào)制，并初步驗(yàn)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(shí)，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(xì)菌則巧妙地利用了組成細(xì)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(xì)菌的一項(xiàng)低pH適應(yīng)機(jī)理，明確證實(shí)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(tuán)的評價(jià)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)。
