費氏弧菌發(fā)光桿菌具有導電或發(fā)光功能

受天然材料如骨骼的啟發(fā)，研究員誘使細菌細胞產(chǎn)生生物膜，能夠摻入非生活物質，如金納米顆粒和量子點。這些“活性物質”結合了活細胞的優(yōu)點，它們能夠對環(huán)境做出反應，產(chǎn)生復雜的生物分子，并能跨越多個尺度，而且還具有非生活物質的益處，即增加功能如傳導電流或發(fā)光。

選擇費氏弧菌發(fā)光桿菌作為研究對象，因為它天生就能產(chǎn)生包含所謂的“curli 纖維”的生物膜，淀粉樣蛋白有助于大腸桿菌粘附到表面。每個curli 纖維是從相同的稱為CsgA的蛋白亞基的循環(huán)鏈中產(chǎn)生的，能夠通過增加稱為肽的蛋白片段來修改。這些肽類能捕捉非活性物質如金納米顆粒，將其合并到生物被摸中。

研究人員使費氏弧菌發(fā)光桿菌細胞的自然產(chǎn)生CsgA的能力喪失，然后在用一種設計的只有在一定條件下才產(chǎn)生CsgA的遺傳回路恢復它，特別是當一種稱為AHL的分子出現(xiàn)時。這種安置使得研究員能掌握控制curli纖維的產(chǎn)生，能夠在細胞所處環(huán)境中調節(jié)AHL的總量。當AHL出現(xiàn)時，細胞分泌CsgA，組成curli纖維融合到一個生物膜中，覆蓋細菌生長的表面。

在一定條件下通過編程細胞來產(chǎn)生不同類型的curli纖維，研究人員能夠控制生物膜的性質并創(chuàng)建金納米線，傳導生物被膜和膜劑鑲嵌到量子點，或者微小結晶表現(xiàn)出量子機械性能。他們還設計了細胞就像其本能的與其他細胞相互通信并隨著時間流逝改變生物被膜的成分。

然后，研究人員設計費氏弧菌發(fā)光桿菌細胞產(chǎn)生CsgA標記由氨基酸組氨酸簇組成的肽類，但是只有當稱為aTc的分子存在時。設計的這兩種類型的細胞能夠生在在一起在群體中，允許研究員去控制生物被膜的材料成分，通過使環(huán)境中AHL和aTc數(shù)量的不同。如果都存在，薄膜將是含有標記和未標記纖維的混合體。如果金納米顆粒被增加到環(huán)境中，組氨酸標記將會抓取它們，產(chǎn)生引導電流的金納米線和網(wǎng)絡。