Perspective: Stepping stones in the electron transport from cells to

Perspective: Stepping stones in the electron transport from cells to

Perspective: Stepping stones in the electron transport from
cells to electrodes in Geobacter sulfurreducens biofilms
Bonanni P. Sebastian, Massazza Diego y Busalmen Juan Pablo
Laboratorio de bioelectroquímica - Area de electroquímica y corrosión (INTEMA)
[email protected] [email protected]
Geobacter sulfurreducens bacteria grow on biofilms and have the particular ability of using polarized electrodes as
the final electron acceptor of their respiratory chain. In these biofilms, electrons are transported through distances of
more than 50μm before reaching the electrode. The way in which electrons are transported across the biofilm matrix
through such large distances remains under intense discussion. None of the two mechanisms proposed for explaining
the process, electron hopping through outer membrane cytochromes and metallic like conduction through conductive
PilA filaments, can account for all the experimental evidences collected so far. Aiming at providing new elements for
understanding the basis for electron transport, in the present perspective we present a modelled structure of
Geobacter pilus. Its analysis in combination with already existing experimental evidence gives support to the
proposal of the “stepping stone” mechanism, in which the combined action of pili and cytochromes allows long range
electron transport through the biofilm.
La bacteria Geobacter sulfurreducens crece en formando biofilms y tiene la particular capacidad de utilizar
electrodos polarizados como aceptor final de la cadena respiratoria. En estos biofilms, los electrones son
transportados a lo largo de distancias de más de 50μm antes de alcanzar el electrodo. La forma en que los electrones
son transportados a través de la matriz del biofilm por distancias tan grandes es una cuestión que permanece bajo
intensa discusión. Ninguno de los mecanismos propuestos para explicar dicho proceso, el “hopping” de electrones
entre citocromos externos y la conducción metálica a través de filamentos conductores del tipo PilA, puede explicar
las evidencias experimentales colectadas hasta el momento. Buscando proveer nuevos elementos que permitan
comprender mejor las bases del transporte de electrones en este sistema, en el presente trabajo de perspectiva
presentamos una estructura modelada del pili de Geobacter. El análisis de esta estructura en combinación con datos
experimentales da soporte a la propuesta del mecanismo de “stepping-stone” en el cual la acción combinada del pili y
los citocromos permite el transporte de electrones a través de largas distancias.
F1
32.7 Ǻ
F24
Y27
Y32
Y57
26.8 Ǻ
F51
Y32
I
Y57
12 Ǻ
F51
Y27
8Ǻ
E
F24
18 Ǻ
C
F1 B
19 Ǻ
15 Ǻ 21Ǻ
F1
D
Y27
F24
12 Ǻ
H
F51
Y57
8Ǻ
Y32
J