Science:细菌利用分子套索捕获铜原子

　　 

生物通报道：一类在甲烷进入大气层前破坏掉大约三分之一甲烷气体的细菌能够利用一种巧妙的方法来收集它所需的一种重要营养物质。它们能够产生一种小的有机化合物并将其释放到周围环境中，从而能够“套住”铜原子。然后细菌重新收回这个化合物并将铜原子作为对付甲烷的武器，从而获得能量。这种叫做methanobactin的化合物的晶体结构在9月10日的Science上有报道。这项研究由Hyung J. Kim领导。

Methanobactin可能有抗菌的特征，并且它吸收铜原子的能力可能用在半导体工业中。这种能够产生methanobactin的细菌很常见,它们常生活在稻田和湿地中。

据上世纪九十年代的统计，全世界每年的甲烷产量（包括所有可能的来源）是1200亿吨。其中40％的来自稻田和湿地，并且“吞食”甲烷的细菌——嗜甲烷菌（methanotrophs）消耗掉了这部分中的80％到90％。

在这个过程中起关键作用的就是methanobactin分子。细菌产生大量的methanobactin分子并将它们送到环境中去捕获铜。当这种化合物带着它们的战利品回来后，铜可能被整合到一种能将甲烷转化成甲醇的关键酶分子中。而作为一种活泼的原子，铜正是代谢甲烷的一个“通行证”。它们的反应也使铜原子对细菌产生毒性。因此，methanobactin会继续控制铜原子并保护细菌细胞不受铜原子的毒害。

Kim说，人们还需要研究methanobactin是如何被细胞收回的。这种细胞似乎能够抓住携带铜的methanobactin分子，但是接下来发生的事情就不得而知了。与牛仔使用的套索不同，methanobactin没有绳索与细胞相连。因此，当细菌细胞释放methanobactin分子时，它们有可能再也见不到面。但是事实却恰恰相反：它们从同种的其它细胞释放的methanobactin那里获得铜。因此，铜的收集过程成了一个细菌的自由贸易市场。而且，Methanobactin似乎能将其它细菌排除在这个市场之外。

“目前一些合成的与methanobactin分子的一些部分类似的化合物已经表现出抗菌活性，”Kim说。“爱荷华州大学Alan DiSpirito实验室的研究人员正在研究这种化合物的抗菌活性。”