Författare:
- *Jun Li*
- *Hongchen Sun*
- *Qingyi Wei*
- *Yanling Cheng*
- *Jinyue Yan*
- *Zhicheng Xu*
- *Youhe Xu*
Publikation:
Nature Communications (2023)
Sammanfattning:
Studien undersökte de mekanismer genom vilka Shewanella oneidensis, en mångsidig metallreducerande bakterie, skördar elektroner från en elektrod och överför dem till koldioxid, vilket leder till dess fixering i värdefulla organiska föreningar. Denna process efterliknar fotosyntes och är avgörande för att utveckla tekniker för avskiljning och användning av kol.
Viktiga resultat:
1. Elektronöverföringsvägar:
- S. oneidensis bildade olika nanostrukturer som pili och ledande bihang för att förbättra elektronöverföringen från elektroden.
- Elektroner rörde sig genom yttre membrancytokromer (OmcEs) till periplasmatiska hydrogenaser och cytokrom c-mognadssystem (Ccm) för vidare överföring.
2. Periplasmatisk elektronöverföring:
– Studien gav tydliga bevis för att två membrantransportörer, PglH och CbcY, är väsentliga för att leverera elektroner till de periplasmatiska hydrogenaserna.
- Hydrogenaser reducerar protoner för att producera vätesulfid, fungerar som elektronsänkor och säkerställer ett kontinuerligt flöde av elektroner från elektroden.
3. Cytoplasmatiskt elektronflöde:
- Elektroner som överförs till cytoplasman av cytokrom c-mognadssystemet, där de donerar reducerande kraft till flera metabola vägar.
– Denna process resulterar i celltillväxt, kolmetabolism och produktion av olika kemikalier och bränslen.
4. Koldioxidfixering:
– Den reducerande kraften som genereras från elektrodhärledda elektroner används för att reducera koldioxid genom CO2-fixerande enzymer.
- Detta leder till produktion av organiska föreningar som acetat, pyruvat och andra värdefulla kemikalier.
Denna forskning förbättrar vår förståelse av direkt elektronöverföring i S. oneidensis och understryker vikten av olika elektronöverföringsvägar. Den belyser den potentiella tillämpningen av mikrobiell elektrosyntes som ett hållbart tillvägagångssätt för kolavskiljning och omvandling. Ytterligare utforskning av detta område kan potentiellt revolutionera våra strategier för energiproduktion och miljöskydd.
