La ingeniería de conductos de electrones en bacterias para la biointerfaz selectiva y la transferencia de energía...

Área de la Ciencia:

• Microbiología Microbiología.
• La bioingeniería es la bioingeniería.
• La electroquímica es electroquímica.

Sus antecedentes:

• Las bacterias electrogénicas utilizan complejos proteicos especializados para la transferencia de electrones extracelulares a través de las membranas celulares.
• Estos microbios tienen aplicaciones potenciales en la generación de bioelectricidad, biosensing y electrosíntesis microbiana.
• La interfaz eficiente de estas células con materiales funcionales es crucial para optimizar estas aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Diseñar la subunidad MtrC del complejo MtrCAB en bacterias electrogénicas para mejorar la fijación del material.
• Para permitir la unión selectiva covalente de proteínas a la superficie bacteriana para mejorar la producción de bioelectricidad.
• Investigar el impacto de las modificaciones superficiales en la exportación de electrones y la generación de corriente.

Principales métodos:

• Ingeniería genética de la proteína MtrC mediante la incorporación de SpyTag para la bioconjugación.
• Fusión de SpyCatcher con MtrC para permitir la unión de proteínas específicas al complejo MtrCAB en *Shewanella oneidensis* y *Escherichia coli*.
• Introducción de una secuencia de unión de grafito en MtrC para promover la adhesión a los electrodos de grafito.

Principales resultados:

• La incorporación de SpyTag permitió la fijación covalente específica de las proteínas fusionadas con SpyCatcher a MtrCAB en bacterias modificadas por ingeniería.
• La modificación de MtrC no impidió las funciones esenciales de exportación de electrones.
• La secuencia de unión de grafito mejoró la fijación de S. oneidensis a los electrodos de grafito, lo que resultó en un aumento del 30% en la producción actual en una célula de electrólisis microbiana.

Conclusiones:

• Se desarrolló con éxito una plataforma ingenierable en la superficie de células electrogénicas.
• Esta plataforma facilita la manipulación de las interfaces biótico-abiótico para diversas aplicaciones biotecnológicas.
• La proteína MtrC diseñada ofrece una herramienta versátil para la interfaz de bacterias electrogénicas con materiales funcionales, mejorando las aplicaciones de bioenergía.