Auteurs:

- *juni Li*

- *Hongchen zon*

- *Qingyi Wei*

- *Yanling Cheng*

- *Jinyue Yan*

- *Zhicheng Xu*

- *Jij Xu*

Publicatie:

Natuurcommunicatie (2023)

Samenvatting:

De studie onderzocht de mechanismen waarmee Shewanella oneidensis, een veelzijdige metaalreducerende bacterie, elektronen van een elektrode verzamelt en deze overbrengt naar koolstofdioxide, wat leidt tot de fixatie ervan in waardevolle organische verbindingen. Dit proces bootst fotosynthese na en is cruciaal voor de ontwikkeling van technologieën voor het opvangen en benutten van koolstof.

Belangrijkste bevindingen:

1. Elektronenoverdrachtsroutes:

- S. oneidensis vormde verschillende nanostructuren zoals pili en geleidende aanhangsels om de elektronenoverdracht van de elektrode te verbeteren.

- Elektronen bewogen door cytochromen van het buitenmembraan (OmcEs) naar periplasmatische waterstofasen en cytochroom c-rijping (Ccm)-systemen voor verdere overdracht.

2. Periplasmatische elektronenoverdracht:

- De studie leverde duidelijk bewijs op dat twee membraantransporters, PglH en CbcY, essentieel zijn voor het afleveren van elektronen aan de periplasmatische waterstofasen.

- Hydrogenasen reduceren protonen om waterstofsulfide te produceren, fungeren als elektronenputten en zorgen voor een continue stroom van elektronen uit de elektrode.

3. Cytoplasmatische elektronenflux:

- Elektronen die door het cytochroom c-rijpingssysteem naar het cytoplasma worden overgebracht, waar ze reducerend vermogen doneren aan meerdere metabolische routes.

- Dit proces resulteert in celgroei, koolstofmetabolisme en productie van verschillende chemicaliën en brandstoffen.

4. Kooldioxidefixatie:

- Het reducerende vermogen dat wordt gegenereerd door van elektroden afkomstige elektronen wordt gebruikt om koolstofdioxide te verminderen via CO2-fixerende enzymen.

- Dit leidt tot de productie van organische verbindingen zoals acetaat, pyruvaat en andere waardevolle chemicaliën.

Dit onderzoek vergroot ons begrip van directe elektronenoverdracht in S. oneidensis en onderstreept het belang van verschillende elektronenoverdrachtsroutes. Het benadrukt de potentiële toepassing van microbiële elektrosynthese als een duurzame aanpak voor het afvangen en omzetten van koolstof. Verder onderzoek op dit gebied kan mogelijk een revolutie teweegbrengen in onze strategieën voor energieproductie en milieubescherming.