深圳大学刘宾/四川大学周加境Adv.Sci.封面：金属-多酚网络涂层模拟芽孢壁调控微藻的运动和分裂

微藻作为重要的光合微生物，具有高效固碳效率，能将二氧化碳直接转化为油脂、蛋白等多种生物基产品，是解决碳中和、粮食安全等国家战略需求的有效途径。精准调控微藻的细胞行为，例如形成芽孢（休眠体）或萌发，对于调节高价值代谢产物的生产以及保护微藻免受胁迫环境的影响至关重要。当前，利用纳米技术调控细胞与环境之间的表界面化学为动态调控生物行为提供了新思路。该方法在微生物细胞与哺乳动物细胞的行为调控方面已取得显著成效，然而针对光合微生物表界面工程的研究仍处于发展阶段。

近日，深圳大学刘宾研究员与四川大学周加境研究员、墨尔本大学Frank Caruso教授团队合作，利用金属-多酚网络（Metal–phenolic networks，MPNs）在微藻表面构筑了具有响应性的超薄MPN外壳，通过模拟芽孢提高微藻的抗逆性，并且实现了人工调控微藻的分裂和运动行为，该研究成果以题为“Cytoprotective Metal–Phenolic Network Sporulation to Modulate Microalgal Mobility and Division”发表于《Advanced Science》，并入选封面论文。研究发现，具有良好生物相容性的MPN外壳能够在裸藻、佐氏小球藻以及三角褐指藻等不同种类微藻的表面模拟芽孢壁，构建人工“微藻芽孢”，使微藻进入“休眠”状态。MPN修饰后的微藻在生物活性和光合作用效率方面与未经修饰的微藻没有明显区别，但能显著降低微藻细胞分裂速度、抑制微藻单藻落形成。该研究进一步表明，通过去除MPN芽孢壁能够高效诱导微藻“复苏”，例如，在酸性条件下，随着MPN外壳的解组装，处于静止“休眠”状态的微藻芽孢能快速“复苏”，恢复微藻的运动能力和增殖活性。同时，MPN修饰后的微藻在重金属和抗生素等胁迫环境中也表现出了良好的抗逆性。综上，这种MPN介导的模拟芽孢壁可以调控微藻的单细胞行为，为设计和构建具有复杂功能的微生物复合体提供可靠的方案。

上述研究工作得到广东省基础与应用基础研究基金委员会（2022A1515011907）、珠江团队（2019ZT08H476）、孔雀团队（KQTD20180412181334790）以及中央高校基本科研业务费专项资金与皮革化学与工程教育部重点实验室（四川大学）开放课题基金等项目的资助。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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