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硫还原地杆菌生物膜的双向细胞外电子传递途径:细胞外聚合物的分子洞察
Environmental Research ( IF 7.7 ) Pub Date : 2023-12-24 , DOI: 10.1016/j.envres.2023.118038 Guiqin Yang 1 , Xue Xia 1 , Weijie Nie 1 , Baoli Qin 1 , Tiqun Hou 1 , Annian Lin 1 , Sijie Yao 1 , Li Zhuang 1
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生物电化学技术的基础是电活性细菌(EAB)利用电极进行双向细胞外电子转移(EET)的能力,即向外和向内EET。 EAB周围的胞外聚合物(EPS)是EET的必要介质,但对电极表面生物膜EPS的生化和分子分析却很缺乏。本研究构建了执行双向 EET 的生物膜,利用电化学、光谱指纹和蛋白质组学技术通过 EPS 表征来探索双向 EET 机制。结果表明,相对于外向 EET,内向 EET 需要具有较低形式电势的细胞外氧化还原蛋白。与从阳极生物膜中提取的EPS(A-EPS)相比,从阴极生物膜中提取的EPS(C-EPS)表现出较低的氧化还原活性,这主要是由于蛋白质/多糖比和蛋白质的α-螺旋含量降低。此外,与 A-EPS 相比,C-EPS 中检测到的细胞色素较少,酪氨酸和色氨酸蛋白样物质较多,表明细胞色素的作用减弱,而其他氧化还原蛋白在内向 EET 中可能发挥作用。蛋白质组学分析鉴定出 EPS 中多种氧化还原蛋白,包括细胞色素、含铁硫簇的蛋白、黄素蛋白和氢化酶,它们可能作为双向 EET 的细胞外氧化还原网络。在 A-EPS 和 C-EPS 中受到显着刺激的那些氧化还原蛋白可能对于向外和向内 EET 至关重要,值得进一步研究。这项工作揭示了生物膜双向 EET 的机制,对提高生物电化学技术的性能具有重要意义。
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