JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

نقدم هنا بروتوكولا لتجارب كامل الخلية الكهروكيميائية لدراسة مساهمة النقل بروتون لمعدل النقل الإلكترون خارج الخلية عن طريق cytochromes الغشاء الخارجي المعقدة في أونيدينسيس شيوانيلا السيد-1.

Abstract

المباشر الكهروكيميائية كشف ج-اكتب مجمعات الفسفرة جزءا لا يتجزأ من الغشاء الخارجي البكتيرية (الغشاء الخارجي ج-اكتب مجمعات الفسفرة؛ أوم ج-سيتس) مؤخرا ظهرت كأسلوب تحليلي كامل الخلية رواية لتوصيف نقل الإلكترون البكتيرية من سلسلة التنفس للخارج الخلية، ويشار إليه بنقل الإلكترون خارج الخلية (EET). في حين تم التحقيق بالمسار وحركية من تدفق الإلكترونات أثناء التفاعل EET، أسلوب كامل الخلية الكهروكيميائية لدراسة تأثير الأيونات الموجبة النقل المقترنة EET لم تنشأ بعد. في هذه الدراسة، مثال على تقنية البيوكيميائية لدراسة تأثير النظائر الحركية الديوتريوم (كيي) على EET خلال أوم ج-سيتس استخدام ميكروب نموذج، السيد أونيدينسيس شيوانيلا -1، وصف. يمكن الحصول على كيي في عملية EET إذا EET خلال أوم ج-سيتس بمثابة خطوة الحد من معدل الإنتاج الحالي الميكروبية. تحقيقا لهذه الغاية، قبل إضافة د2س، استعيض عن الحل طافية مع وسائط جديدة تحتوي على كمية كافية من الجهة المانحة الإلكترون لدعم معدل التفاعلات الأيضية المنبع، وإزالة الخلايا العوالق من زي موحد بيوفيلم أحادي الطبقة على مسرى العامل. الأساليب البديلة للتأكد من الحد من المعدل خطوة في الإنتاج الحالي الميكروبية ك EET خلال أوم ج-سيتس موصوفة أيضا. يمكن تطبيق لدينا تقنية مقايسة كامل الخلية الكهروكيميائية للتحقيق في حركية النقل بروتون للسلالات الجرثومية الأخرى اليكترواكتيفي.

Introduction

التقنيات الكهروكيميائية لتميز مباشرة بروتين الأكسدة والاختزال في إحدى خلايا بكتيرية سليمة ظهرت مؤخرا منذ اكتشاف السلالات الجرثومية الحد من المعادن، مثل السيد س. أونيدينسيس -1 أو سولفوريدوسينس جيوباكتير محكمة التحكيم الدائمة، التي لديها مجمعات السيتوكروم ج-نوع الغشاء الخارجي (أوم ج-سيتس) يتعرض إلى الخلية الخارجي1،2،3،،من45. أوم ج-سيتس التوسط النقل إلكترون من السلسلة التنفسية على ركائز متينة الموقع اكستراسيلولارلي. هذا النقل يشار إلى خارج الخلية الإلكترون النقل (EET)1،6 ، وهي عملية حاسمة للتكنولوجيات الحيوية الناشئة، مثل خلايا الوقود الميكروبية6. ولذلك، فهم حركية EET الكامنة، والآليات، وعلاقته فسيولوجيا الميكروبات، أوم ج-سيتس تم التحقيق باستخدام كامل الخلية كهربية4،7، جنبا إلى جنب مع الفحص المجهري 8 , 9والتحليل الطيفي10،11، والبيولوجيا الجزيئية2،4. وفي المقابل، أساليب للتحقيق أثر النقل المرتبطة EET الأيونات الموجبة، مثلاً، البروتونات، في حركية EET في الخلايا الحية نادراً ما أنشئت، رغم بروتون النقل عبر الأغشية البكتيرية التي لها دور حاسم في إشارات، والتوازن، والطاقة إنتاج12،،من1314. في هذه الدراسة، ويصف لنا تقنية لدراسة تأثير النقل بروتون في حركية EET في الخلية MR-1 أونيدينسيس س. باستخدام القياسات الكهروكيميائية كامل الخلية، الأمر الذي يتطلب تحديد الخطوة في الحد من معدل الميكروبية الإنتاج الحالي15.

هو إحدى الطرق المباشرة لتقييم مساهمة النقل بروتون على EET المرتبطة تأثير النظائر الحركية الديوتريوم (كيي). هو كي يمكن ملاحظتها كالتغيير في حركية نقل الإلكترون عند استبدال البروتونات مع أيونات الديوتريوم، الذي يمثل تأثير النقل بروتون على إلكترون نقل حركية16. تم إنشاء نظرية كيي نفسها جيدا باستخدام القياسات الكهروكيميائية بتنقية الإنزيمات17. بيد أن الإنتاج الحالي في السيد س. أونيدينسيس -1 النتائج من العمليات المتنوعة، وتقلبات متعددة،18، واحد لا يمكن ببساطة تحديد EET كعملية الحد من معدل. لمراقبة كيي في عمليات النقل بروتون يقترن EET، نحن بحاجة إلى التأكد من أن الإنتاج الحالي للميكروبات يقتصر النقل الإلكترون عبر أوم ج-سيتس لمسرى. ولهذا الغرض، قمنا باستبدال الحل طافية بالمتوسطة الطازجة التي تحتوي على تركيزات عالية من لاكتات كجهة مانحة إلكترون في الرقم الهيدروجيني الأمثل وظروف الحرارة قبل كيي القياس؛ خدم هذا الاستبدال دورين: (1) تعزيز معدل العمليات الأيضية المنبع مقارنة EET، و (2) تم حذف الخلايا السباحة في المادة طافية الإفراج عن بيوفيلم أحادي الطبقة السيد س. أونيدينسيس -1 بشأن (القطب العامل إنديوم ثلاثي أكسيد القصدير يخدر (إيتو) الكهربائي). قدم البروتوكول مفصلاً يهدف إلى مساعدة الممارسين الجديدة الحفاظ على والتأكد من أن عملية EET خطوة تحديد معدل.

Protocol

1-تشكيل "بيوفيلم أحادي الطبقة" السيد س. أونيدينسيس -1 بشأن القطب إيتو (الشكل 1)

ملاحظة: لمنع تلوث المفاعلات الكهروكيميائية بالميكروبات الأخرى، جميع وسائل الإعلام، وتنفذ، ومكونات المفاعلات الكهروكيميائية ينبغي تعقيم مقدما. عند استخدام الخلايا السيد س. أونيدينسيس -1 وبناء المفاعلات الكهروكيميائية، ينبغي إجراء جميع الإجراءات على مقاعد البدلاء نظيفة.

  1. زراعة الخلايا MR-1 أونيدينسيس س.
    ملاحظة: تم تشكيل بيوفيلم أحادي الطبقة للسيد س. أونيدينسيس -1 في إيتو القطب الشروط التالية ذكرت سابقا4.
    1. أن تنمو خلايا 1 السيد س. أونيدينسيس ، أضف مستعمرة واحدة من السيد س. أونيدينسيس -1 نمت على صفيحة أجار تضم بيرتاني لوريا (رطل) (20 غرام/لتر) وبكتو أجار (15 جرام/لتر) في 15 مل متوسطة رطل (20 غرام/لتر) عند 30 درجة مئوية عن 24 ساعة في الظروف الهوائية مع الهز 160 لفة في الدقيقة.
    2. الطرد المركزي من تعليق خلية في 6,000 × ز لمدة 10 دقائق، وريسوسبيند بيليه الخلية الناتجة في 15 مل من المعرفة المتوسطة (pH 7.8) (مارك ألماني: ناكو3 [2.5 g/L]، كاكل2·2H2س [0.08 جرام/لتر], NH4Cl [1.0 غرام/لتر]، مجكل2· 6 ح2س [0.2 جرام/لتر], [10 غرام/لتر]، كلوريد الصوديوم و 2-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl] حمض اثانيسولفونيك [هيبيس؛ 7.2 غرام/لتر])، وتستكمل مع لاكتات 10 ملم و 0.5 غرام/لتر مستخرج الخميرة كمصدر للكربون، والعناصر النزرة للسيد س. أونيدينسيس -1 ، على التوالي.
    3. كذلك زراعة تعليق خلية هوائيا في 30 درجة مئوية ح 12 مع الهز 160 لفة في الدقيقة والطرد المركزي مرة أخرى على 6,000 × ز للغسيل 10 دقيقة بيليه الخلية الناتجة مرتين مع المتوسطة مارك ألماني بالطرد المركزي لمدة 10 دقيقة على 6,000 ز × قبل الكهروكيميائية التجربة.
  2. بناء مفاعل الكهروكيميائية ثلاثة قطب كهربائي (الشكل 1)
    1. وضع الركازة إيتو كمسري العمل في الجزء السفلي من المفاعل.
    2. وفي وقت لاحق، إدراج اسطوانة زجاجية (قطرها 2 سم) وغطاء تترافلوروايثيلين (PTFE). ثم إدراج Ag/AgCl (بوكل المشبعة) وسلك البلاتين في المفاعل كأقطاب المرجعية والعداد، على التوالي.
      ملاحظة: لمنع تسرب الهواء والحل، إدراج ورقة بوتيل مطاط بين كل مكون.
    3. إضافة مل 4.0 مارك ألماني وتستكمل مع لاكتات 10 ملم واستخراج الخميرة 0.5 غرام/لتر في المفاعل الكهروكيميائية.
    4. بعد التأكد من أنه لا يوجد أي تسرب من المفاعل الكهروكيميائية، تدفق غاز النيتروجين في المفاعل الكهروكيميائية ما يزيد على 20 دقيقة للحفاظ على الظروف اللاهوائية داخل المفاعل الكهروكيميائية.
      ملاحظة: لمنع التلوث بالميكروبات الأخرى، الغاز ينبغي أن تتم تصفيته قبل أن يتدفق إلى المفاعل الكهروكيميائية.
    5. الاتصال المفاعل الكهروكيميائية بوتينتيوستات وتطبيق +0.4 الخامس (مقابل قطب الهيدروجين القياسي، وقالت أنها) إلى مسرى إيتو، الحفاظ على درجة حرارة المفاعل الكهروكيميائية في 30 درجة مئوية باستخدام نظام تداول مياه خارجية.
      ملاحظة: لمنع تأثير المجال الكهربائي الخارجي، يجب وضع المفاعل الكهروكيميائية في قفص فاراداي.
  3. الكهروكيميائية زراعة الخلايا 1 السيد س. أونيدينسيس (الشكل 1 و الشكل 2)
    1. ضبط كثافة الخلية تعليق تم الحصول عليها في الخطوة 1، 1 إلى بكثافة بصرية من 1.43 في 600 استخراج نانومتر (OD600) مع مارك ألماني تكملها الخميرة 10 ملم لاكتات و 0.5 غرام/لتر.
      ملاحظة: للحصول على التطوير التنظيمي الصحيح600، تطبيق تعليق خلية OD600 ≤ 0.8 إلى مطياف الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة قبل ضبط OD600 إلى 1.43.
    2. أضف 0.3 مل تعليق خلية في المفاعل الكهروكيميائية عبر منفذ الحقن باستخدام حقنه: OD600 في المفاعل يتغير إلى 0.1.
      ملاحظة: إضافة تعليق خلية 0.3 مل مع OD600 = 1.43 في المفاعلات الكهروكيميائية التي تحتوي على نتائج متوسطة مل 4.0 4.3 مل الحل مع OD600 = 0.1. عند استخدام مفاعلات أخرى بأحجام مختلفة، مطلوب حساب كثافة الخلية.
    3. مواصلة التطبيق المحتملة في +0.4 الخامس (مقابل) لمسرى إيتو ح 25.
      ملاحظة: لتشكيل بيوفيلم أحادي الطبقة في قطب إيتو، التأكد من أن يسلك الحالية المنتجة الانحراف أقل من 50 في المائة من الرقم 2.

2-استبدال المادة طافية مع الطازجة المتوسطة مارك ألماني مع لاكتات 10 ملم (الشكل 3)

  1. إيقاف التطبيق المحتملة وقطع المفاعل الكهروكيميائية بوتينتيوستات، ونظام توزيع المياه.
  2. لاكتات الاستعاضة عن المادة طافية مع الطازجة المتوسطة مارك ألماني مع 10 ملم
    1. تدفق غاز النيتروجين في زجاجة تحتوي على مارك ألماني مع 10 ملم لاكتات أكثر من 20 دقيقة لإزالة الأكسجين من الوسط.
    2. ببطء إزالة جميع المادة طافية داخل المفاعل الكهروكيميائية استخدام المحاقن، ظل تدفق غاز النيتروجين (الشكل 3 أ، ب).
      ملاحظة: لتجنب كسر في بيوفيلم على مسرى إيتو بغاز النيتروجين، يجب أن تدفق الغاز فوق سطح السائل.
    3. إضافة مل 4.0 مارك ألماني الطازجة التي تحتوي على 10 ملم لاكتات استخدام المحاقن (الشكل 3 ج).
      ملاحظة: لتجنب كسر في بيوفيلم على مسرى إيتو، ببطء حقن المتوسطة على طول جدار المفاعلات الكهروكيميائية. للحفاظ على بيوفيلم الرطب، تضاف المتوسط فورا بعد إزالة المادة طافية. حقن تصل متوسطة 1 دقيقة بعد إزالة المادة طافية لا يؤثر الإنتاج الحالي من بيوفيلم السيد س. أونيدينسيس -1.
    4. انحدار للمفاعل الكهروكيميائية لإزالة كل من المادة طافية تعلق على الحائط للمفاعل الكهروكيميائية.
    5. كرر 2.2.2-2.2.4 خطوات ثلاث مرات في المجموع.
  3. وقف تدفق الغاز وربط المفاعل الكهروكيميائية بوتينتيوستات مرة أخرى، تطبيق +0.4 الخامس (مقابل) على مسرى إيتو في 303 ك.

3-إضافة الماء الديوتريوم لقياس كيي في عملية EET (الشكل 4)

  1. وتؤكد أن الإنتاج الحالي من بيوفيلم أحادي الطبقة للسيد س. أونيدينسيس -1 هو مستقر ولا يزداد بسرعة. إذا كانت الزيادات الحالية انخفاضا حادا، الانتظار حتى تستقر الحالية داخل زيادة بنسبة 5% أكثر من 10 دقيقة.
    ملاحظة: تشكيل بيوفيلم أحادي الطبقة على مسرى إيتو دون تلوث أخرى السلالات الجرثومية وأكد متواليات المتاشب ومسح صورة مجهرية إلكترون من بيوفيلم على قطب إيتو، كما ذكرت سابقا4. تأكيدا لمعدل القيد بعملية EET، رصد تأثير إضافة مكوكية إلكترون الوسطاء مثل 100 ميكرومتر انثراكينون-1-فلورو أوكتان المشبع (α-AQS). راجع المقطع من نتائج الممثل ومرجع15 للحصول على مزيد من التفاصيل.
  2. إضافة 40 ميليلتر من وصول 50% (v/v) د2س في المفاعل الكهروكيميائية استخدام المحاقن يكون التركيز 0.5% (v/v) د2س في المفاعل.
    ملاحظة: لمنع الأضرار بيوفيلم بإضافة2س د، حقن د2س دروبويسي.
  3. انتظر الحالية لتحقيق الاستقرار، وبعد ذلك أضف د2س يصل إلى 4.0% (v/v).
    ملاحظة: للحصول على قيمة كيي (نسبة الإنتاج الحالي حضور د2س وح2س)، التحقق من تأثير نفس الحجم من الإضافة2س ح في الإنتاج الحالي.

النتائج

بعد 25 ساعة من إمكانية تطبيقها في +0.4 الخامس (مقابل)، تم تشكيل بيوفيلم أحادي الطبقة على مسرى العامل من الزجاج إيتو، الذي أكده سابقا الميكروسكوب الإلكتروني مسح أو الفحص المجهري [كنفوكل]4. يتم عرض مسار الإنتاج الحالي من السيد س. أونيدينسيس -1 أثناء تشكيل بيوفي...

Discussion

لدينا تحليل كامل الخلية الكهروكيميائية له العديد من المزايا التقنية مقارنة مع البروتين كهربية. بينما يتطلب تنقية البروتين متعدد خطوة إجراءات تستغرق وقتاً طويلاً، لدينا أسلوب كامل الخلية يأخذ يوم واحد لتشكيل بيوفيلم المنظمة ذاتيا بعد زراعة الخلايا. لتحقيق تفاعل مستقرة بين أوم ج-سيت?...

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل ماليا معونات لتشجيع البحوث خصيصا من "الجمعية اليابانية" لتعزيز العلوم (JSPS) كاكينهي المنحة رقم 24000010، ح 17 04969، و JP17J02602، "لنا مكتب البحرية البحوث العالمية" (N62909-17-1-2038). Y.T. وهو زميل أبحاث JSPS وتدعمها JSPS من خلال البرنامج لقيادة خريج المدارس (بالجدارة).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Glass cylinderN/AN/ACustom-made, used as the electrochemical reactor
PTFE cover and baseN/AN/ACustom-made, used as a cover and a foundation of the electrochemical reactor
Buthyl rubberN/AN/ACustom-made, inserted between each component of electrochemical reactor
SeptaGL Science3007-16101Used as an injection port of electrochemical reactor
Indium tin-doped oxide (ITO) electrodeGEOMATECNo.0001Used as a working electrode, 5Ω/sq
Ag/AgCl KCl saturated electrodeHOKUTO DENKOHX-R5Used as a reference electrode, Φ0.30mm
Platinum wireThe Nilaco CooporationPT-351325Used as a counter electrode
Luria-Bertani (LB) Broth, MillerBecton, Dichkinson and Company244620Medium for precultivation of S. oneidensis MR-1
Bacto agarBecton, Dichkinson and Company214010
Anthraquinone-1-sulfonate (α-AQS)TCIA1428
Flavin mononucleotide (FMN)Wako184-00831
NaHCO3Wako191-01305Used for defined medium (DM)
CaCl2 · 2H2OWako031-00435Used for DM
NH4ClWako011-03015Used for DM
MgCl2 · 6H2OWako135-00165Used for DM
NaClWako191-01665Used for DM
2-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl] ethanesulfonic acid (HEPES)DOJINDO346-08235Used for DM
Sodium Lactate SolutionWako195-02305
Bacto Yeast ExtractBecton, Dichkinson and Company212750
Deuterium oxide (D, 99.9%)Cambridge Isotope Laboratories, Inc.DLM-4-PKAdditive for kinetic isotope effect experiments
IncubatorTOKYO RIKAKIKAI CO. LTD.LTI-601SDUsed for precultivation
ShakerTAITECNR-3Used for precultivation
Autoclave machineTOMY SEIKO CO. LTD.LSX-500Used for sterilization of the electrochemical reactor and the medium
Clean benchSANYOMCV-91BNFUsed to prevent the contamination of the electrochemical reactor and the medium with other microbes
Centrifuge separatorEppendorf5430RRotational speed upto 6000×g is required
Nitrogen gas generatorPuequ CO. LTD.PNTN-2Nitrogen gas cylinder can also be used instead of gas generator
UV-vis spectrometerSHIMADZUUV-1800Used for optimization of cell density
PotentiostatBioLogicVMP3Used for biofilm formation and kinetic isotope effect experiments
Thermal water circulatorAS ONETR-1AUsed for maintanance of temperature of electrochemcial reactor
Faraday cageHOKUTO DENKOHS-201SUsed for electrochemical experiments

References

  1. Nealson, K. H., Saffarini, D. Iron and Manganese in Anaerobic Respiration - Environmental Significance, Physiology, and Regulation. Annu. Rev. Microbiol. 48, 311-343 (1994).
  2. Bretschger, O., et al. Current production and metal oxide reduction by Shewanella oneidensis MR-1 wild type and mutants. Appl Environ Microb. 73 (21), 7003-7012 (2007).
  3. Richter, H., et al. Cyclic voltammetry of biofilms of wild type and mutant Geobacter sulfurreducens on fuel cell anodes indicates possible roles of OmcB, OmcZ, type IV pili, and protons in extracellular electron transfer. Energy Environ. Sci. 2 (5), 506-516 (2009).
  4. Okamoto, A., Nakamura, R., Hashimoto, K. In-vivo identification of direct electron transfer from Shewanella oneidensis MR-1 to electrodes via outer-membrane OmcA-MtrCAB protein complexes. Electrochim. Acta. 56 (16), 5526-5531 (2011).
  5. Strycharz, S. M., et al. Application of cyclic voltammetry to investigate enhanced catalytic current generation by biofilm-modified anodes of Geobacter sulfurreducens strain DL1 vs. variant strain KN400. Energy Environ. Sci. 4 (3), 896-913 (2011).
  6. Lovley, D. R. Bug juice: harvesting electricity with microorganisms. Nat. Rev. Microbiol. 4 (7), 497-508 (2006).
  7. Coursolle, D., Gralnick, J. A. Reconstruction of extracellular respiratory pathways for iron(III) reduction in Shewanella oneidensis strain MR-1. Front. Microbiol. 3, (2012).
  8. Franks, A. E., et al. Novel strategy for three-dimensional real-time imaging of microbial fuel cell communities: monitoring the inhibitory effects of proton accumulation within the anode biofilm. Energy Environ. Sci. 2 (1), 113-119 (2009).
  9. McLean, J. S., Ona, O. N., Majors, P. D. Correlated biofilm imaging, transport and metabolism measurements via combined nuclear magnetic resonance and confocal microscopy. ISME J. 2 (2), 121-131 (2008).
  10. Busalmen, J. P., Esteve-Nunez, A., Berna, A., Feliu, J. M. C-type cytochromes wire electricity-producing bacteria to electrodes. Angew. Chem. Int. Ed. 47 (26), 4874-4877 (2008).
  11. Nakamura, R., Ishii, K., Hashimoto, K. Electronic Absorption Spectra and Redox Properties of C Type Cytochromes in Living Microbes. Angew. Chem. Int. Ed. 48 (9), 1606-1608 (2009).
  12. Myers, C. R., Nealson, K. H. Respiration-Linked Proton Translocation Coupled to Anaerobic Reduction of Manganese(IV) and Iron(III) in Shewanella putrefaciens MR-1. J. Bacteriol. 172 (11), 6232-6238 (1990).
  13. Tokunou, Y., Hashimoto, K., Okamoto, A. Extracellular Electron Transport Scarcely Accumulates Proton Motive Force in Shewanella oneidensis MR-1. Bull. Chem. Soc. Jpn. 88 (5), 690-692 (2015).
  14. Okamoto, A., Tokunou, Y., Saito, J. Cation-limited kinetic model for microbial extracellular electron transport via an outer membrane cytochrome C complex. Biophysics and physicobiology. 13, 71-76 (2016).
  15. Okamoto, A., Tokunou, Y., Shafeer, K., Hashimoto, K. Proton Transport in the Outer-Membrane Flavocytochrome Complex Limits the Rate of Extracellular Electron Transport. Angew. Chem. Int. Ed. 56, 9082-9086 (2017).
  16. Hammes-Schiffer, S., Stuchebrukhov, A. A. Theory of Coupled Electron and Proton Transfer Reactions. Chem. Rev. 110 (12), 6939-6960 (2010).
  17. Cleland, W. W. The use of isotope effects to determine enzyme mechanisms. J Biol. Chem. 278 (52), 51975-51984 (2003).
  18. Kouzuma, A., Kasai, T., Hirose, A., Watanabe, K. Catabolic and regulatory systems in Shewanella oneidensis MR-1 involved in electricity generation in microbial fuel cells. Front. Microbiol. 6, (2015).
  19. Kushner, D. J., Baker, A., Dunstall, T. G. Pharmacological uses and perspectives of heavy water and deuterated compounds. Can. J Physiol. Pharm. 77 (2), 79-88 (1999).
  20. Xie, X. S., Zubarev, R. A. Effects of Low-Level Deuterium Enrichment on Bacterial Growth. Plos One. 9 (7), e102071 (2014).
  21. Okamoto, A., Hashimoto, K., Nealson, K. H., Nakamura, R. Rate enhancement of bacterial extracellular electron transport involves bound flavin semiquinones. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110 (19), 7856-7861 (2013).
  22. Edwards, M. J., et al. Redox Linked Flavin Sites in Extracellular Decaheme Proteins Involved in Microbe-Mineral Electron Transfer. Sci. Rep. 5, 11677 (2015).
  23. Saito, J., Hashimoto, K., Okamoto, A. Flavin as an Indicator of the Rate-Limiting Factor for Microbial Current Production in Shewanella oneidensis MR-1. Electrochim. Acta. 216, 261-265 (2016).
  24. Guo, J. B., et al. Reduction of Cr(VI) by Escherichia coli BL21 in the presence of redox mediators. Bioresource Technol. 123, 713-716 (2012).
  25. Nealson, K., Saffarini, D., Moser, D., Smith, M. J. A Spectrophotometric Method for Monitoring Tactic Responses of Bacteria under Anaerobic Conditions. J Microbiol. Meth. 20 (3), 211-218 (1994).
  26. Myers, C. R., Myers, J. M. Cell surface exposure of the outer membrane cytochromes of Shewanella oneidensis MR-1. Lett. Appl. Microbiol. 37 (3), 254-258 (2003).
  27. Lower, B. H., et al. Antibody Recognition Force Microscopy Shows that Outer Membrane Cytochromes OmcA and MtrC Are Expressed on the Exterior Surface of Shewanella oneidensis MR-1. Appl. Environ. Microbiol. 75 (9), 2931-2935 (2009).
  28. Chen, X. X., Ferrigno, R., Yang, J., Whitesides, G. A. Redox properties of cytochrome c adsorbed on self-assembled monolayers: A probe for protein conformation and orientation. Langmuir. 18 (18), 7009-7015 (2002).
  29. McMillan, D. G. G., et al. The impact of enzyme orientation and electrode topology on the catalytic activity of adsorbed redox enzymes. Electrochim. Acta. 110, 79-85 (2013).
  30. Dinh, H. T., et al. Iron corrosion by novel anaerobic microorganisms. Nature. 427 (6977), 829-832 (2004).
  31. McGlynn, S. E., Chadwick, G. L., Kempes, C. P., Orphan, V. J. Single cell activity reveals direct electron transfer in methanotrophic consortia. Nature. 526 (7574), 531-535 (2015).
  32. Okamoto, A., Nakamura, R., Nealson, K. H., Hashimoto, K. Bound Flavin Model Suggests Similar Electron-Transfer Mechanisms in Shewanella and Geobacter. Chemelectrochem. 1 (11), 1808-1812 (2014).
  33. Okamoto, A., Hashimoto, K., Nealson, K. H. Flavin Redox Bifurcation as a Mechanism for Controlling the Direction of Electron Flow during Extracellular Electron Transfer. Angew. Chem. Int. Ed. 53 (41), 10988-10991 (2014).
  34. Tokunou, Y., Hashimoto, K., Okamoto, A. Acceleration of Extracellular Electron Transfer by Alternative Redox-Active Molecules to Riboflavin for Outer-Membrane Cytochrome c of Shewanella oneidensis MR-1. J Phys. Chem. C. 120 (29), 16168-16173 (2016).
  35. Rowe, A. R., et al. Tracking electron uptake from a cathode into Shewanella cells: implications for generating maintenance energy from solid substrates. bioRxiv. , 116475 (2017).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

134 cytochromes

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved