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揭示纤维素的秘密以提高生物燃料效率

时间：2022-03-31 18:16:45 来源：

新的研究揭示了细胞如何挤出纤维素，这一发现可以改善生物燃料的生产并帮助更好地抵抗细菌。

了解纤维素的生产和沉积，纤维素是植物细胞壁的主要成分以及地球上最常见的天然聚合物，可能会导致开发出新的方法来分解纤维素或制造壁弱的植物。

该发现对联邦能源部特别感兴趣，该部门正在寻找更容易分解植物细胞以促进生物燃料生产的方法。

同样，这些发现可能为对抗细菌和防止感染扩散提供新的目标。纤维素是细菌产生的成分之一，可形成坚固的海绵涂层（称为“生物膜”），使它们凝聚在一起并紧贴表面。例如，在牙齿上形成的斑块是生物膜。

弗吉尼亚大学研究员Jochen Zimmer说：“如果我们能够防止生物膜的形成，我们将有望使其更容易摆脱细菌，从而真正杀死细菌。”“而且您还可以防止它们粘附在医院使用的外科手术设备和其他工具上。”

在《自然》在线版上发表的一篇论文中，研究人员绘制了负责纤维素生产的酶复合物的3D结构。研究人员首先确定了生产和分泌纤维素所需的成分，然后确定了酶复合物的结构。

他们的研究揭示了新型纤维素聚合物是如何通过细胞通道从细胞中挤出的，有点像蜘蛛将蜘蛛丝纺成的丝，以及该过程与纤维素的形成紧密相关。

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到现在为止，最终结果还是可以理解的，但是该过程本身还是一个未知数。

这种酶的独特之处在于它既可以产生纤维素聚合物（通过附着葡萄糖分子），又可以将它们同时推入细胞外。通常，劳动分工是不同的，生产和移动要么分开处理，要么由不同的酶处理。

“通过捕获蛋白质复合物的一部分的晶体结构，该蛋白质复合物一次将一个细菌的糖合成并从一个细菌单位中转移出纤维素，这项工作为了解独特细胞机制的细节提供了一个窗口，”美国国家科学基金会的Pamela Marino说。卫生研究所国家普通医学研究所，部分资助了这项工作。

“在其他生物体中，例如哺乳动物的乙酰透明质酸中，关键碳水化合物聚合物的合成和分泌中，类似的过程可能也在起作用。”

在构建原子体系结构的3D模型时，团队成员惊讶地观察到他们认为几乎是不可能的事情：他们拍摄了合成的新纤维素聚合物的图像，并将其从细胞内部转移到外部。

这是最出乎意料的，既因为该过程是暂时的，又因为所需的亚显微成像（X射线衍射和高级数学方法的结合）只能在极其稳定且均匀的蛋白质集合中起作用。

Zimmer希望这些发现对生物燃料生产和医学领域都具有重要意义，但其影响可能会更大。他说，研究小组计划扩大研究范围，以研究甲壳素的生物合成，甲壳素是昆虫壳的重要组成部分。他说，防止几丁质的形成可以形成一种非常有效的害虫控制形式。

通过。乔什·巴尼（Josh Barney）

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