Undersøgelse viser, hvordan el-spisende mikrober bruger elektroner til at fikse kuldioxid

Forfattere:

- *Jun Li*

- *Hongchen Sun*

- *Qingyi Wei*

- *Yanling Cheng*

- *Jinyue Yan*

- *Zhicheng Xu*

- *Youhe Xu*

Publikation:

Nature Communications (2023)

Oversigt:

Undersøgelsen undersøgte de mekanismer, hvorved Shewanella oneidensis, en alsidig metalreducerende bakterie, høster elektroner fra en elektrode og overfører dem til kuldioxid, hvilket fører til dens fiksering i værdifulde organiske forbindelser. Denne proces efterligner fotosyntese og er afgørende for udvikling af kulstoffangst- og udnyttelsesteknologier.

Nøglefund:

1. Elektronoverførselsveje:

- S. oneidensis dannede forskellige nanostrukturer som pili og ledende vedhæng for at forbedre elektronoverførsel fra elektroden.

- Elektroner bevægede sig gennem ydre membrancytokromer (OmcEs) til periplasmatiske hydrogenaser og cytochrom c-modningssystemer (Ccm) for yderligere overførsel.

2. Periplasmatisk elektronoverførsel:

- Undersøgelsen gav klare beviser for, at to membrantransportører, PglH og CbcY, er essentielle for at levere elektroner til de periplasmatiske hydrogenaser.

- Hydrogenaser reducerer protoner til at producere hydrogensulfid, der fungerer som elektrondræn og sikrer en kontinuerlig strøm af elektroner fra elektroden.

3. Cytoplasmatisk elektronflux:

- Elektroner, der overføres til cytoplasmaet af cytochrom c-modningssystemet, hvor de donerer reducerende kraft til flere metaboliske veje.

- Denne proces resulterer i cellulær vækst, kulstofmetabolisme og produktion af forskellige kemikalier og brændstoffer.

4. Kuldioxidfiksering:

- Den reducerende kraft, der genereres fra elektrodeafledte elektroner, bruges til at reducere kuldioxid gennem CO2-fikserende enzymer.

- Dette fører til produktion af organiske forbindelser som acetat, pyruvat og andre værdifulde kemikalier.

Denne forskning forbedrer vores forståelse af direkte elektronoverførsel i S. oneidensis og understreger vigtigheden af ​​forskellige elektronoverførselsveje. Det fremhæver den potentielle anvendelse af mikrobiel elektrosyntese som en bæredygtig tilgang til kulstoffangst og -konvertering. Yderligere udforskning af dette felt kan potentielt revolutionere vores strategier for energiproduktion og miljøbeskyttelse.