遗传表面组大肠杆菌重编程使选择性氧化水成为可能

科学领域:

• 合成生物学 合成生物学
• 生物电催化生物电催化
• 人工光合作用的人工光合作用

背景情况:

• 编程微生物基因组用于催化是合成生物学前沿领域.
• 对基因表达,蛋白质定位,折叠和辅因子成熟的协调控制对生物电催化非常重要.
• 现有的挑战阻碍了有效的微生物催化剂的开发.

研究的目的:

• 在大肠杆菌中设计一种合成操作子,用于重新编程其表面ome.
• 使用微生物平台实现选择性氧化水.
• 开发一种可再生的生物材料用于人工光合作用.

主要方法:

• 在大肠杆菌中设计了一种合成操作子,用于表面蛋白质的显示.
• 使用直角异烯 $eta$-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) -可诱导的控制和编码子优化表达.
• 使用冰核化蛋白定真菌胆氨酸氧化酶 (BOD) 到细胞表面.
• 重建过度表达后的铜催化部位,形成一个活性全酶.

主要成果:

• 在大肠杆菌 (BOD-E. coli) 表面成功显示功能性胆红素氧化酶.
• 工程生物材料在接近零的超电位 (27mV在pH9.1) 实现了水氧化.
• 证明完全抑制了氧降解反应.

结论:

• 微生物平台可以通过基因组编程设计用于选择性催化.
• 工程生物材料为人工光合作用提供了一种可再生的方法.
• 这项工作通过精确控制微生物的催化功能来推进生物电催化.