La estructura de Geobacter pili revela un comportamiento secretorio en lugar de un comportamiento de nanocables

Área de la Ciencia:

• Microbiología y Ecología Microbiana
• Bioenergética y biorremediación
• Biología estructural y nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las especies de Geobacter facilitan la transferencia extracelular de electrones a través de nanocables microbianos, cruciales para los procesos ambientales y las aplicaciones biotecnológicas.
• Anteriormente, se suponía que estos nanocables eran pili tipo 4 compuestos únicamente por la proteína PilA-N.
• Estudios estructurales previos indicaron que durante la transferencia de electrones, las células producen nanocables de citocromos OmcS y OmcZ, no pili.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel estructural y funcional de las proteínas PilA-N y PilA-C en Geobacter sulfurreducens.
• Para aclarar el mecanismo de ensamblaje y secreción de nanocables en especies de Geobacter.
• Determinar la contribución de PilA-N-C pili a la transferencia extracelular de electrones y las aplicaciones relacionadas.

Principales métodos:

• Se empleó microscopía criolectrónica para determinar la estructura de los filamentos PilA-N-C.
• Los análisis bioquímicos evaluaron la copolimización de las proteínas PilA-N y PilA-C.
• Se utilizó la manipulación genética (deleción y reconstitución de pilA-N) para estudiar el papel de estas proteínas en la secreción de nanocables.

Principales resultados:

• Geobacter sulfurreducens ensambla pili heterodiméricos (PilA-N-C) que permanecen en el periplasma durante la transferencia de electrones extracelular.
• Los filamentos PilA-N-C exhiben una conductividad significativamente menor en comparación con los nanocables OmcZ y funcionan de manera similar a los pseudopilos de secreción de tipo 2.
• La secreción de los nanocables OmcS y OmcZ depende de la presencia y el ensamblaje adecuado de los filamentos PilA-N-C.

Conclusiones:

• El estudio refuta el modelo de larga data de tipo 4 pili mediando la transferencia de electrones extracelular en Geobacter.
• PilA-N-C actúa como un mecanismo de translocación esencial para la secreción de los nanocables funcionales OmcS y OmcZ.
• La comprensión de este mecanismo tiene amplias implicaciones para la evolución de los microorganismos de transferencia de electrones y el diseño de nanocables de proteínas sintéticas.