"Saat itulah kami menyadari bahwa tidak ada pili pada permukaan bakteri sama sekali," kata Malvankar. "Itu adalah kejutan besar."
Sebaliknya, tim menemukan bahwa kawat nano terbuat dari protein yang disebut sitokrom, yang dengan mudah mentransfer elektron sampai ke ujungnya dan karenanya membuat kawat nano jauh lebih baik daripada pili. Dalam sebuah studi pada 2020, yang diterbitkan dalam jurnal Nature Chemical Biology, tim melaporkan bahwa kawat nano berbasis sitokrom ini hadir dalam berbagai "rasa", yang menghantarkan listrik dengan tingkat efisiensi yang berbeda.
Tetapi bahkan setelah tim mengungkapkan susunan kimiawi kawat nano, protein pili masih muncul dalam penilaian biokimia Geobacter bakteri. Jika pili tidak menghantarkan listrik, "pertanyaan besar sebenarnya adalah, apa yang sebenarnya dilakukan pili ini? Di mana mereka?" kata Malvankar.
Dalam studi Nature terbaru mereka, tim melihat lebih dekat pada struktur pili ini dengan terlebih dahulu menghapus gen untuk kawat nano dan didikembangkan di laboratorium Geobacter sulfurreducens. Pili biasanya akan diblokir oleh kawat nano, jadi tanpa struktur itu menghalangi, proyeksi seperti rambut tumbuh dari permukaan sel. Ini memberi tim kesempatan untuk memeriksa pili dengan cryo-EM, yang mengungkapkan dua protein berbeda—PilA-N dan PilA-C—di dalam setiap rambut.
Baca Juga: Mengenal Lebih Dekat Mikrobioma, Jasad Renik si Penghuni Tubuh Manusia
Tim juga menjalankan tes untuk melihat seberapa baik pili menghantarkan listrik, dan menemukan bahwa "mereka memindahkan elektron 20.000 kali lebih lambat dari OmcZ," protein sitokrom yang paling konduktif dan membentuk Geobacter kawat nano, kata Malvankar; "mereka tidak benar-benar dibuat untuk memindahkan elektron."
Pili itu sepertinya memiliki fungsi yang berbeda. Pada spesies bakteri lain, beberapa pili duduk di bawah membran sel dan bergerak seperti piston kecil; gerakan ini memungkinkan mereka mendorong protein melalui membran, dan keluar masuk sel.
Misalnya, bakteri Vibrio cholerae, yang menyebabkan penyakit diare kolera, menggunakan pili tersebut untuk mengeluarkan racun kolera, menurut laporan pada 2010 dalam jurnal Nature Structural & Molecular Biology. Dalam serangkaian percobaan, tim menentukan bahwa pili di Geobacter memenuhi peran yang sama, yaitu membantu mendorong kawat nano melalui membran mikroba.
"Kami menemukan bahwa sitokrom terjebak di dalam bakteri ketika protein piston tidak ada," kata Malvankar. "Dan ketika kami mengembalikan gen, sitokrom bisa keluar dari bakteri." Ini, kemungkinan, adalah saklar on-off bakteri, tim menyimpulkan.
Baca Juga: Hari Mikrobioma Sedunia: Sains Mikrobioma & Tradisi Rempah Nusantara