Zatiaľ čo mechanizmus ET sa zdá byť dobre preštudovaný pre MHC vo vodnom roztoku, mechanizmus ETp v bioelektronických spojeniach, ako je STM, zostáva nepochopený čiastočne kvôli zložitosti rozhrania elektróda-proteín. Baktéria Shewanella oneidensis si vyvinula jeden z najúžasnejších mechanizmov prežitia v reakcii na nízke koncentrácie kyslíka. Keď sa cytoplazmatický O2 stane vzácnym, začnú rásť niekoľko mm dlhé elektricky vodivé bunkové prívesky, čo umožňuje baktérii exportovať elektróny z cytoplazmy do extracelulárneho priestoru na redukciu extracelulárnych akceptorov elektrónov namiesto O2. Až donedávna sa špekulovalo, že tieto vodivé prívesky sú bakteriálne pili, o ktorých sa predpokladá, že sú relevantné pre extracelulárny transport elektrónov (ETp) v iných organizmoch, napríklad Geobacter sulfurreducens. Nedávne štúdie na S. oneidensis však ukázali, že tuhé vlákna vyčnievajúce z bunkového povrchu sú v skutočnosti rozšírenia vonkajšej membrány a periplazmy do tubulárnych vezikúl. Predpokladá sa, že ich elektrická vodivosť, ktorá konkuruje vodivosti umelých organických polovodičov, je týmto štruktúram udelená multi-hémovými cytochrómami (MHC), ktoré tvoria drôtovité komplexy preklenujúce vonkajšiu membránu [1].
Elektrón výmenné reakcie, ktoré prebiehajú medzi mikrobiálnymi bunkami a tuhými materiálmi, ktoré sa označujú ako extracelulárny transport elektrónov (EET), pritiahli vysokú pozornosť v oblasti mikrobiálnej fyziológie, mikrobiálnej ekológie a biotechnológie. Štúdie modelových druhov baktérií, ktoré redukujú železo, ako je napríklad Geobacter spp. a Shewanella spp. odhalili, že redoxne aktívne proteíny, najmä cytochrómy typu c vonkajšej membrány (OMC), hrajú v procese EET kľúčovú úlohu. Nedávne metagenómové analýzy odhalili, že rôzne mikroorganizmy, u ktorých sa nepreukázalo, že majú schopnosť EET, obsahujú aj proteíny podobné OMC, čo naznačuje, že EET prostredníctvom OMC by sa mohol v mikroorganizmoch viac zachovať, ako sa pôvodne predpokladalo [2].
V prírodnej lokalite sa železo vyskytuje prevažne vo forme Fe (III), ako hydroxidové a oxyhydroxidové koloidné častice vo veľmi malom množstve. Preto si patogénne i nepatogénne organizmy museli vyvinúť sofistikované stratégie, na zabezpečenie príjmu železa. Jednou z týchto stratégií je sideroforiem - sprostredkovaná absorpcia železa.
Práca bola podporená grantom VEGA 1/0138/20.
[1] GORBY, Y. et al.2006. Electrically conductive bacterial nanowires produced by Shewanella oneidensis strain MR-1 and other microorganisms. Proc Natl Acad Sci USA, 103:11358.
[2] PIRBADIAN, S. et al. 2014. Shewanella oneidensis MR-1 nanowires are outer membrane and periplasmic extensions of the extracellular electron transport components. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. Vol. 111, pp. 12883-12888.