Bagaimana Mikroba Memanen Elektron? - Penemuan Proses Baru


Abstrak: Sejak para ilmuwan menemukan bahwa mikroba tertentu dapat memperoleh energi dari muatan listrik, para peneliti bertanya-tanya bagaimana mereka melakukannya.
 
Bakteri tidak memiliki mulut, jadi mereka membutuhkan cara lain untuk membawa energi yang butuhkan ke dalam tubuh mereka. Penelitian baru dari Washington University in St. Louis mengungkapkan bagaimana suatu bakteri tersebut menarik elektron langsung dari sumber elektroda. Karya dari laboratorium Arpita Bose sekaligus sebagai Asisten Profesor Biologi di Seni & Sains, diterbitkan 5 November kemarin di jurnal ilmiah mBio .

"Dasar molekuler dari proses ini sulit terurai selama proses penelitian," kata Bose. "Hal ini sebagian besar disebabkan oleh sifat kompleks protein yang terikat pada molekul dalam proses ini. Tapi sekarang, untuk pertama kalinya, kami memahami bagaimana mikroba fototrofik dapat menerima elektron dari zat padat dan zat larut." Lanjut Bose.

Dinesh Gupta, kandidat Ph.D di laboratorium Bose, adalah penulis pertama pada studi baru ini. "Saya senang ketika kami menemukan bahwa bakteri fototrofik ini menggunakan langkah-langkah baru untuk mengatur produksi protein transfer elektron utama yang terlibat dalam proses ini," kata Gupta. "Studi ini akan membantu merancang platform bakteri di mana bakteri dapat menjadi bahan elektrik dan karbon dioksida untuk menghasilkan senyawa bernilai yang memiliki nilai tambah seperti biofuel." Lanjut Gupta.

Mendapatkan listrik dengan mengekstraksnya dari lapisan luar bakteri adalah tantangan utama. Penghalang ini bersifat nonkonduktif dan tidak tembus terhadap mineral dan / atau elektroda besi yang tidak larut.

Bose dan rekan kerja beserta kolaboratornya di laboratorium, termasuk Robert Kranz, profesor biologi, menunjukkan bahwa strain Rhodopseudomonas palustris TIE-1 yang terbentuk secara alami membangun saluran atau jalun yang mampu menerima elektron melalui membran luarnya. Bakteri ini bergantung pada molekul pendukung yang mengandung zat besi yang disebut sitokrom deca-heme c. Dengan memproses protein ini, TIE-1 dapat membentuk jembatan penting sebagai jalur sumber elektronnya.

Penyerapan elektron ekstraseluler atau EEU dapat membantu mikroba untuk bertahan hidup dalam kondisi kekurangan nutrisi.

Sekarang Bose telah mendokumentasikan mekanisme ini, dia berharap dapat menggunakannya sebagai penanda biologis untuk mengidentifikasi bakteri sebagai bahan elektrik lainnya di alam liar. Temuan ini akan membantu para peneliti untuk memahami pentingnya fungsi dalam evolusi metabolisme dan ekologi mikroba.



Jurnal Referensi:
Dinesh Gupta, Molly C. Sutherland, Karthikeyan Rengasamy, J. Mark Meacham, Robert G. Kranz, Arpita Bose. Photoferrotrophs Produce a PioAB Electron Conduit for Extracellular Electron Uptake. mBio, 2019; 10 (6) DOI: 10.1128/mBio.02668-19

Sumber Berita: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191105133039.htm