細胞外呼吸は,Escherichia coliにおける潜在的エネルギー代謝である
Biki Bapi Kundu1, Jayanth Krishnan2, Richard Szubin2
1PhD Program in Systems, Synthetic, and Physical Biology, Rice University, Houston, TX 77005, USA.
エシェリキア・コライは,2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノン (HNQ) とニトロレドクタゼを介して,従来の代謝経路とは独立して細胞外電極を用いて呼吸する. この発見は,E. coliにおける新しい無酸素エネルギー代謝を明らかにしています.
科学分野:
- 微生物学
- バイオエネルギー
- 電気生理学
背景:
- 微生物は無酸素の生存のために細胞外電子移転 (EET) を利用する.
- 細胞内メカニズムと媒介されたEETのバイオエネルギー的な役割は,まだ十分に理解されていません.
- 何十年にもわたる研究で,エシェリキア・コライのEET経路が解明された.
研究 の 目的:
- エシェリキア・コライにおける媒介されたEETのメカニズムとバイオエネルギーについて調査する.
- 細胞内リドックスシャトル減少に関与する主要成分を特定する.
- E. coli の無酸素エネルギー代謝における EET の役割を理解する.
主な方法:
- 特定の遺伝子を操作する ゲノム編集です
- 電子伝送率を測定するための電気化学技術.
- システム生物学は,代謝ネットワークを分析するアプローチです.
主要な成果:
- エシェリキア・コライは,2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノン (HNQ) と細胞内窒素還元酶 (NfsA,NfsB) を細胞外呼吸に利用する.
- HNQのリドックスサイクルは,他の電子シンクがない場合でも,細胞外電極を使用して大腸菌に呼吸を可能にします.
- 外膜ポリンOmpCの遺伝的適応は,HNQ媒介のEETを強化し,成長をサポートする.
- 大腸菌は,古典的な電子輸送鎖と発酵から独立して成長することができる.
結論:
- この研究は,E. coliにおけるHNQ媒介のEETのメカニズムを明らかにする.
- E. coliにおける新しい無酸素エネルギー代謝経路が示されている.
- この発見は,このようなEET経路が無酸素微生物に広く存在することを示唆しています.
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