中科院蘇州納米所的研究人員利用仿生學手段，成功揭示了古細菌的酸適應機制，相關成果近日發表于《科學報告》。
古細菌是一類不含細胞核和膜包圍細胞器的單細胞生物，多生存于高溫、高鹽、高壓或pH值等環境中。古細菌對環境的適應機制一直是微生物領域的研究熱點之一。科學家曾經發現，在組成嗜酸古細菌細胞膜的脂質分子中，糖脂的比例遠遠高于其他種類生物的細胞膜，但由于缺乏合適的工具和手段，糖脂在質子防御中的作用并未得到足夠充分的研究。
蘇州納米所馬宏偉課題組創造性地引入仿生學手段，將內部富含羥基的表面高分子膜——聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯作為仿生高分子層，模擬嗜酸古細菌表面糖脂所形成的富含羥基的糖被，從而定量研究羥基基團在嗜酸古細菌酸耐受機制中的作用。研究人員通過使用納克級靈敏度的實時監測設備——石英晶體微天平，證實了該仿生高分子層具有顯著的質子屏蔽作用，可在pH值為1.0的酸性液體環境中長期維持pH值≥5.0的局部微環境。通過共聚和嵌段聚合，研究人員成功對質子屏蔽能力進行了系統的研究和細致的調制，并初步驗證了其在三維空間中的作用效果。
研究人員發現，當相同濃度的單體分子溶解于溶液中時，游離的羥基并不表現出質子屏蔽特性，說明該性能依賴于高分子主鏈對羥基的固定和富集。在自然界中，嗜酸古細菌則巧妙地利用了組成細胞膜的脂質分子骨架來“兼任”這一角色。脂質骨架致密排列，可行使固定和富集羥基的功能。
該仿生研究定量揭示了嗜酸古細菌的一項低pH適應機理，明確證實了羥基的質子屏蔽作用，其成果可應用于防酸材料的開發。而研究中所構建的仿生體系可繼續應用于其他防酸分子和基團的評價與篩選，有望發展成為一套標準化的質子屏蔽研究系統。
