近日，南华大学公共卫生学院青年教师隆曦孜在细菌外膜血红素蛋白的电子传递及调控策略方面取得重要进展。相关原创成果以“Mechano-control of Extracellular Electron Transport Rate via Modification of Inter-heme Coupling in Bacterial Surface Cytochrome”为题在环境科学与工程领域顶级期刊Environmental Science & Technology（IF=11.3，中科院一区，自然指数期刊）上在线发表，论文链接为https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c00601。隆曦孜为第一作者，南华大学公共卫生学院为第一单位。日本国立物质•材料研究机构（NIMS）冈本章玄(OKAMOTO Akihiro)研究员为通讯作者。

通过机械控制细菌表面细胞色素构象调节细胞外电子传输速率示意图

电活性细菌在自然水体、土壤、沉积物以及口腔、肠道等生物体器官内广泛分布，通过将电子由胞内转移至胞外电子受体完成特殊的胞外呼吸，电活性菌能够广泛的参与重金属如铜、铀、钒等元素的循环，甚至能够调节细菌的致病性及抗生素抗性。因此研究胞外电子传递过程有助于揭示电活性菌在环境与健康中起到的重要作用。但如何对传递电子的血红蛋白的结构进行原位活细胞表征仍然是该领域的巨大挑战。

机械调节对细胞色素MtrC电化学特性的影响示意图

基于血红素蛋白的铁卟啉间的强烈的激子耦合效应，隆曦孜等开发了一种活细菌差减圆二色光谱，用于捕捉细胞膜蛋白MtrC结构微小变化，并以此对其电子耦合及传递进行原位表征。随后通过控制MtrC在细菌外膜的分布，成功调节了MtrC间的机械相互作用，使MtrC的构象发生了显著的变化，并最终实现了对MtrC电子传递速率的调控。

隆曦孜长期从事微生物电化学领域的基础研究工作，已获日本学术振兴会外国人特别研究员、国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、南华大学青年优秀人才等项目的资助。本文是继Patterns, Bioresour. Technol., J. Power Sources等国际著名期刊之后发表的又一重要研究成果。这一发现将有助于开发通过多新型机械生物学方法控制的电子传递过程，并对依赖电催化的传感器的开发与致病菌的灭活、有机污染物的生物电催化降解、锕系元素的还原与固定等环境污染的修复，进而保障公共卫生安全具有重要的意义。