engineering mediator-based electroactivity in the obligate aerobic bacterium pseudomonas putida kt2440

هندسة النشاط الكهربائي القائم على الوسائط في البكتيريا الهوائية الإجبارية *Pseudomonas putida* KT2440

Clicks: 278
ID: 217001
2015
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #579 of 875 articles by views in journal of magnetic resonance (san diego, calif : 1997)

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 875 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Pseudomonas putida strains are being developed as microbial production hosts for production of a range of amphiphilic and hydrophobic biochemicals. P. putida’s obligate aerobic growth thereby can be an economical and technical challenge because it requires constant rigorous aeration and often causes reactor foaming. Here, we engineered a strain of P. putida KT2440 that can produce phenazine redox-mediators from Pseudomonas aeruginosa to allow partial redox balancing with an electrode under oxygen-limited conditions. P. aeruginosa is known to employ its phenazine-type redox mediators for electron exchange with an anode in bioelectrochemical systems. We transferred the seven core phenazine biosynthesis genes phzA-G and the two specific genes phzM and phzS required for pyocyanin synthesis from P. aeruginosa on two inducible plasmids into P. putida KT2440. The best clone, P. putida pPhz, produced 45 mg/ L pyocyanin over 25 h of growth, which was visible as blue color formation and is comparable to the pyocyanin production of P. aeruginosa. This new strain was then characterized under different oxygen-limited conditions with electrochemical redox control and changes in central energy metabolism were evaluated in comparison to the unmodified P. putida KT2440. In the new strain, phenazine synthesis with supernatant concentrations up to 33 µg/ mL correlated linearly with the ability to discharge electrons to an anode, whereby phenazine-1-carboxylic acid served as the dominating redox mediator. P. putida pPhz sustained strongly oxygen-limited metabolism for up to 2 weeks at up to 12 µA/ cm² anodic current density. Together, this work lays a foundation for future oxygen-limited biocatalysis with P. putida strains.
تجري حاليًا هندسة سلالات من بكتيريا *Pseudomonas putida* واستخدامها كعوائل إنتاج ميكروبية لإنتاج مجموعة من المواد الكيميائية الحيوية الكارهة للماء ومزدوجة الألفة (أمفيفيلية). وبناءً على ذلك، قد يشكل نمو *P. putida* الهوائي الإجباري تحديًا اقتصاديًا وتقنيًا؛ نظرًا لأنه يتطلب تهوية مستمرة ومكثفة، وغالبًا ما يتسبب في تشكل الرغوة داخل المفاعل. في هذه الدراسة، قمنا بهندسة سلالة من *P. putida* KT2440 قادرة على إنتاج وسائط فينازينية للأكسدة والاختزال مشتقة من *Pseudomonas aeruginosa* للسماح بموازنة جزئية للأكسدة والاختزال باستخدام قطب كهربائي في ظل ظروف محدودة الأكسجين. ومن المعروف أن *P. aeruginosa* توظف وسائط الأكسدة والاختزال الفينيزينية لتبادل الإلكترونات مع المصعد (الأنود) في الأنظمة الكهروكيميائية الحيوية. قمنا بنقل جينات التخليق الحيوي الأساسية السبعة للفينازين (*phzA-G*) والجينين النوعيين (*phzM* و*phzS*) اللازمين لتخليق البيوسيانين من *P. aeruginosa* عبر بلازميدين قابلين للحث إلى سلالة *P. putida* KT2440. وأنتجت أفضل مستنسخة، وهي *P. putida* pPhz، نحو 45 ملغ/ لتر من البيوسيانين خلال 25 ساعة من النمو، وهو ما ظهر بوضوح عبر تشكّل لون أزرق، وهي كمية مماثلة لإنتاج بكتيريا *P. aeruginosa* للبيوسيانين. تم بعد ذلك توصيف هذه السلالة الجديدة تحت ظروف مختلفة من نقص الأكسجين مع ضبط كهروكيميائي للأكسدة والاختزال، كما قُوّمت التغيرات في أيض الطاقة المركزي بمقارنتها بسلالة *P. putida* KT2440 غير المعدلة. في السلالة الجديدة، ارتبط تخليق الفينازين، بتركيزات في الطافي بلغت 33 ميكروغرام/ مل، ارتباطًا خطيًا بالقدرة على تفريغ الإلكترونات إلى المصعد، حيث عمل حمض فينازين-1-كربوكسيليك كوسيط أكسدة واختزال رئيسي. وحافظت سلالة *P. putida* pPhz على استمرار الأيض في ظل نقص حاد في الأكسجين لمدة تصل إلى أسبوعين، وبكثافة تيار مصعدي وصلت إلى 12 ميكروأمبير/ سم². وإجمالاً، يضع هذا العمل أساسًا لعمليات التحفيز الحيوي المستقبلية محدودة الأكسجين باستخدام سلالات *P. putida*.
Reference Key
eschmitz2015frontiersengineering Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Simone eSchmitz;Salome eNies;Nick eWierckx;Lars M Blank;Miriam A. Rosenbaum
Journal journal of magnetic resonance (san diego, calif : 1997)
Year 2015
DOI
10.3389/fmicb.2015.00284
URL
http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fmicb.2015.00284/full
Keywords
bioelectrochemical system pseudomonas putida phenazines

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.