弗拉文生物合成增强了生物工程大肠杆菌中的细胞外电子转移

科学领域:

• 生物工程是生物工程.
• 微生物电化学 微生物电化学
• 合成生物学 合成生物学

背景情况:

• 微生物电化学技术 (METs) 利用微生物代谢获得能量,感知和合成.
• 在像大肠杆菌这样的工程微生物中,高效的电荷转移对于MET进步至关重要.
• 之前的研究重点是用于直接电子转移的金属减少 (Mtr) 途径.

研究的目的:

• 通过将直接电子转移与黄素介导转移相结合,设计大肠杆菌以加强电荷交换.
• 研究Mtr通路和黄分泌对微生物电化学性能的协同效应.
• 探索用于多模式微生物应用的新型细胞外电子转移 (EET) 机制.

主要方法:

• 通过在Mtr通路旁引入黄素生物合成基因来改造大肠杆菌菌株.
• 使用光谱光度测量量量化的黄分泌物 (FMN和 рибофлавин).
• 微生物电化学细胞中工程菌株产生的测量电流.

主要成果:

• 与仅使用Mtr的菌株相比,工程菌株的总黄分泌量 (FMN和利博黄) 增加了3倍.
• 同时的黄素分泌增加了约3.4倍的电流 (相对于未经修改的) 和约1.5倍 (相对于仅Mtr).
• 青利博夫拉分泌的菌株显示了当前最高的一代.

结论:

• 弗拉分泌通路的联合表达补充了Mtr通路,以增强ET.
• 这种双模式的ETE机制为微生物电化学应用提供了强大而通用的方法.
• 工程菌株显示出在能源采集,生物传感和生物制造方面提高性能的潜力.