生物纳米杂合体：氧化铁纳米颗粒与希瓦氏菌外膜细胞外细胞色素之间的分子相互作用

《Biomaterials Science》：Bio-nano hybrids: molecular interactions between iron oxide nanoparticles and outer-membrane extracellular cytochromes of Shewanella oneidensisAvailable to Purchase

　　

金属氧化物纳米颗粒（NPs）与异化金属还原菌相结合，可通过胞外电子传递（ET）实现持续的氧化还原循环，这是生物修复和生物能源应用中的核心过程。然而，外膜—铁氧化物纳米颗粒界面上控制ET的分子机制仍不清楚。本研究采用原子级分子动力学模拟来阐明希瓦氏菌的胞外细胞色素如何协同介导铁氧化物纳米颗粒的吸附，这是胞外ET的先决条件。我们的研究表明，MtrF和两个OmcA十血红素细胞色素通过其N端和C端区域以非对称方式结合，具有不同的相互作用能，且其长链在交叠十字型血红素网络中的末端血红素基团（血红素10）相互连接，形成连续的血红素网络。该组装体在空间上遮蔽了MtrF的血红素10，并将纳米颗粒吸附重定向至十字型血红素网络的其他末端，包括血红素5（长血红素链的另一端），其中MtrF通过涉及其血红素基团和表面残基的静电相互作用来介导结合。纳米颗粒的吸附也发生在MtrF短血红素链末端血红素2附近，其中OmcA残基主要稳定纳米颗粒的结合。这些结果确认MtrF是胞外ET的主要介体，并将OmcA确立为一种界面稳定剂，它能增强纳米颗粒结合但不直接介导ET。

视觉摘要

金属氧化物纳米颗粒（NPs）与异化金属还原菌相结合，可通过胞外电子传递实现持续的氧化还原循环，这是生物修复和生物能源应用中的核心过程。

? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

作者

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