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
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

כאן אנו מציגים פרוטוקול של כל תא אלקטרוכימי ניסויים ללמוד את התרומה של פרוטון תחבורה לקצב התחבורה אלקטרון חוץ-תאית באמצעות cytochromes הממברנה החיצונית מתחם Shewanella oneidensis מר-1.

Abstract

ישיר זיהוי אלקטרוכימי של c-הקלד מתחמי ציטוכרום מוטבע בתוך הממברנה החיצונית חיידקי (הממברנה החיצונית c-הקלד ציטוכרום מתחמי; אום c- Cyts) יש לאחרונה הופיעו כשיטה הרומן השלם-תא אנליטי לאפיין התעבורה חיידקי אלקטרונים בשרשרת הנשימה אל החוץ תא, המכונה התעבורה אלקטרון חוץ-תאית (EET). בזמן מסלול וקינטיקה של זרימת אלקטרונים במהלך התגובה EET נחקרו, שיטה אלקטרוכימי תאים שלמים כדי לבחון את השפעת התחבורה הקטיון המשויך EET לא טרם הוקם. במחקר הנוכחי, דוגמה טכניקה הביוכימי לבחון את דאוטריום איזוטופ קינטי (KIE) על EET דרך אום c- Cyts באמצעות מודל ומה איתי, מר Shewanella oneidensis -1, הוא תיאר. ניתן להשיג את KIE על תהליך EET אם EET דרך אום c- Cyts משמש הצעד הגבלת קצב הייצור הנוכחי מיקרוביאלי. לשם כך, לפני התוספת של D2O, הפתרון supernatant הוחלף טריים המדיה המכילה כמות מספקת של התורם אלקטרון כדי לתמוך הקצב של תגובות חילוף החומרים במעלה הזרם, וכדי להסיר תאים פלנקטוניים מדים טפט biofilm על האלקטרודה עבודה. שיטות אלטרנטיביות כדי לאשר הגבלת הקצב את שלב הייצור הנוכחי מיקרוביאלית כמו EET דרך אום c- Cyts מתוארים גם. הטכניקה שלנו של assay אלקטרוכימי תאים שלמים על חקירת קינטיקה תחבורה פרוטון יכול להחיל על זני חיידקים אחרים electroactive.

Introduction

בטכניקות אלקטרוכימיות לאפיין ישירות חלבון חמצון-חיזור תא החיידק ללא פגע לאחרונה הופיעו מאז הגילוי להפחתת מתכת זני חיידקים, כגון oneidensis ס מר-1 או Geobacter sulfurreducens PCA, אשר יש מתחמי ציטוכרום c-type הממברנה החיצונית (OM c-Cyts) נחשפים תא חיצוני1,2,3,4,5. אום c- Cyts מתווכים התחבורה אלקטרונים בשרשרת הנשימה סובסטרטים מוצק ממוקם extracellularly. העברה זו נחשבת אלקטרון חוץ-תאית תחבורה (EET)1,6 , תהליך קריטי עבור מנרב המתעוררים, כגון חיידקים בתאי דלק6. לכן, כדי להבין קינטיקה EET הבסיסית של מנגנונים ואת זיקתה פיזיולוגיה מיקרוביאלי, אום c -Cyts נחקרו באמצעות תאים שלמים אלקטרוכימיה4,7, בשילוב עם מיקרוסקופ 8 , 9,10,ספקטרוסקופיה11וביולוגיה מולקולרית2,4. לעומת זאת, שיטות כדי לחקור את השפעת התחבורה הקטיון הקשורים EET, למשל, פרוטונים, על EET קינטיקה בתאים חיים בקושי הוקמו, למרות פרוטון תחבורה מעבר ממברנות חיידקי יש תפקיד קריטי איתות, הומאוסטזיס ואנרגיה ייצור12,13,14. בהווה ללמוד, נתאר טכניקה כדי לבחון את השפעת התחבורה פרוטון-קינטיקה EET בתא oneidensis ס מר-1 באמצעות כל-תא אלקטרוכימי מדידות, המחייב את הזיהוי של הצעד הגבלת קצב חיידקים הנוכחי הפקה15.

דרך ישירה אחת כדי להעריך את התרומה של פרוטון הובלה על EET המשויך הוא אפקט קינטי איזוטופ דאוטריום (KIE). KIE הוא מקהים השינוי ב קינטיקה העברת אלקטרונים על החלפת פרוטונים עם יונים דאוטריום, אשר מייצג את השפעת התחבורה פרוטון אלקטרון העברה קינטיקה16. התיאוריה של KIE עצמה הוכח גם באמצעות מדידות אלקטרוכימי עם אנזימים מטוהרים17. עם זאת, מאז הייצור הנוכחי ב ס oneidensis מר-1 היא תוצאה של תהליכים מגוונים, המשתנות מרובים,18, אחד יכול פשוט לזהות EET כתהליך הגבלת קצב. כדי לבחון את KIE על פרוטון תחבורה תהליכים בשילוב עם EET, עלינו לוודא כי ההפקה הנוכחית חיידקים מוגבל על ידי אלקטרון תחבורה באמצעות אום c- Cyts אל האלקטרודה. למטרה זו, החלפנו את הפתרון supernatant בינונית טריים המכילים ריכוז גבוה של חומצת החלב כמו תורם אלקטרון pH אופטימלי, בתנאי טמפרטורה לפני המדידה KIE; החלפת הזה שימש שני תפקידים: (1) קצב התהליכים המטאבוליים במעלה בהשוואה EET לבין (2) הושמט התאים שחיה תגובת שיקוע שוחררו את biofilm טפט של מר ס oneidensis -1 ב (אלקטרודה העבודה אינדיום בדיל-מסטול אוקסיד (ITO) אלקטרודה). פרוטוקול מפורט הציג מיועדת לסייע מתרגלים חדשים לשמור, לאשר כי התהליך EET הוא השלב שקובעים שיעור.

Protocol

1. היווצרות ממבנה Biofilm טפט של מר ס oneidensis -1 באלקטרודה איטו (איור 1)

הערה: כדי למנוע את הזיהום של הכור אלקטרוכימי עם חיידקים אחרים, כל התקשורת, סככה, ו רכיבים של הכור אלקטרוכימי צריכים לעקר מראש. כאשר באמצעות תאים oneidensis ס מר-1, בניית הכורים אלקטרוכימי, כל ההליכים וצריך להתנהל על ספסל נקי.

  1. הטיפוח של oneidensis ס מר-1 תאים
    הערה: ממבנה biofilm טפט של מר ס oneidensis -1 הוקמה ב איטו אלקטרודה בעקבות התנאים דיווח בעבר4.
    1. לגדול oneidensis ס מר-1 תאים, להוסיף מושבה אחת של מר ס oneidensis -גדל על צלחת אגר הכוללת לוריא-Bertani (ליברות) (20 גרם/ליטר) מה נשארתי אגר (15 גר'/ליטר) לתוך 15 מ"ל של מדיום ליברות (20 גרם/ליטר) ב 30 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה בתנאים אירוביים ברעידות-160 סיבובים לדקה 1.
    2. Centrifuge התליה תא ב 6,000 × g למשך 10 דקות ולאחר resuspend בגדר תא תוצאות ב-15 מיליליטר מוגדר בינוני (pH 7.8) (DM: NaHCO3 [2.5 g/L], CaCl2·2H2O [0.08 g/L], NH4Cl [1.0 g/L], MgCl2· 6-אייץ '2O [0.2 g/L], NaCl [10 גרם/L], ו- 2-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl] חומצה ethanesulfonic [HEPES; 7.2 g/L]), שהושלם עם תמצית שמרים 0.5 g/L כמקור פחמן, ו 10 מ מ לקטט ויסודות עבור מר ס oneidensis -1 , בהתאמה.
    3. עוד יותר לטפח התליה תא aerobically ב 30 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות ברעידות-160 סיבובים לדקה, centrifuge שוב ב 6,000 × g עבור 10 דקות לשטוף בגדר תא הנובעת פעמיים עם מיט בינוני על ידי צנטריפוגה 10 דקות ב g 6,000 × לפני אלקטרוכימי הניסוי.
  2. הקמת כור אלקטרוכימי שלוש-אלקטרודה (איור 1)
    1. לשים על מצע איטו כמו האלקטרודה עבודה בחלק התחתון של הכור.
    2. לאחר מכן, הוסף גליל זכוכית (קוטר של 2 ס מ), כיסוי טפלון (PTFE). ואז להוסיף Ag/AgCl (אשלגן כלורי רווי) ו חוט פלטינה לתוך הכור האלקטרודות הפניה, מונה, בהתאמה.
      הערה: כדי למנוע דליפת אוויר, פתרון, הכנס סדין גומי בוטיל בין כל אחד מהרכיבים.
    3. להוסיף מ 4.0 ל DM בתוספת 10 מ מ לקטט ולחלץ 0.5 g/L שמרים לתוך הכור אלקטרוכימי.
    4. לאחר שנוכח שיש אין זליגות הכור אלקטרוכימי, זרימת הגז חנקן לתוך הכור אלקטרוכימי מעל 20 דקות כדי לשמור על תנאים אנאירוביים בתוך הכור אלקטרוכימי.
      הערה: כדי למנוע זיהום, עם חיידקים אחרים, הגז לסנן לפני זורם לתוך הכור אלקטרוכימי.
    5. להתחבר הכור אלקטרוכימי potentiostat ולהחיל +0.4 V (לעומת אלקטרודת מימן סטנדרטי, היא) אל האלקטרודה איטו, שמירה על הטמפרטורה של הכור אלקטרוכימי ב 30 מעלות צלזיוס, באמצעות מערכת מחזור מים חיצוני.
      הערה: כדי למנוע את ההשפעה של שדה חשמלי חיצוני, הכור אלקטרוכימי צריך להיות ממוקם בתוך כלוב פאראדיי.
  3. טיפוח אלקטרוכימי של תאים מר-1 ס' oneidensis (איור 1 ו- 2 איור)
    1. להתאים את צפיפות התאים ההשעיה שהושג בשלב 1.1 צפיפות אופטית של 1.43 על 600 nm (OD600) עם מיט בתוספת שמרים ו לקטט 0.5 g/L 10 מ מ לחלץ.
      הערה: כדי לקבל את יתר הנכון600, חלות על השעיית תא OD600 ≤ 0.8 ספקטרומטר UV-vis לפני התאמת ה OD600 ל 1.43.
    2. להוסיף mL 0.3 של התליה תא לתוך הכור אלקטרוכימי דרך היציאה הזרקת באמצעות מזרק: ה OD600 לכור משתנה ל- 0.1.
      הערה: התוספת של 0.3 mL התליה תא עם יתר600 = 1.43 לתוך הכור אלקטרוכימי המכילה תוצאות בינוניות 4.0 מ"ל ב- 4.3 mL פתרון עם יתר600 = 0.1. כשמשתמשים אחרים כורים עם אמצעי אחסון שונה, חישוב צפיפות תא נדרש.
    3. המשך היישום פוטנציאליים-+0.4 V (לעומת היא) אל האלקטרודה איטו עבור 25 h.
      הערה: להיווצרות ממבנה biofilm חד שכבתי על אלקטרודה איטו, ודא כי הזרם המיוצר תערוכות של סטיית פחות מ 50% מאיור 2.

2. החלפת תגובת שיקוע בינונית מיט טריים עם 10 מ מ לקטאט (איור 3)

  1. עוצרים את פוטנציאל היישום, נתק את הכור אלקטרוכימי של potentiostat ואת מערכת מחזור מים.
  2. לקטט החלפת תגובת שיקוע בינונית מיט טריים עם 10 מ מ
    1. זרימת הגז חנקן לתוך בקבוק המכיל מיט עם לקטט 10 מ מ מעל 20 דקות כדי להסיר את החמצן של המדיום.
    2. הסר כל תגובת שיקוע בתוך הכור אלקטרוכימי באמצעות מזרק, תחת זורם גז חנקן (איור 3 א, ב').
      הערה: כדי למנוע את שבירת את biofilm על האלקטרודה איטו על ידי גז חנקן, הגז צריך לזרום מעל פני השטח נוזלי.
    3. להוסיף מ 4.0 ל DM טריים המכילים לקטט 10 מ מ באמצעות מזרק (איור 3 c).
      הערה: כדי למנוע את שבירת את biofilm על האלקטרודה איטו, להזריק לאט המדיום לאורך החומה של הכור אלקטרוכימי. כדי לשמור את biofilm רטוב, יש להוסיף את המדיום מיד לאחר הסרת תגובת שיקוע. הזרקה של עד בינוני 1 דקות לאחר הסרת תגובת שיקוע לא משפיע על הייצור הנוכחי מ biofilm של מר ס oneidensis -1.
    4. שיפוע-הכור אלקטרוכימי כדי להסיר כל תגובת שיקוע מחובר לקיר של הכור אלקטרוכימי.
    5. חזור על צעדים 2.2.2-2.2.4 שלוש פעמים בסך הכל.
  3. לעצור את זרימת הגז ולהתחבר הכור אלקטרוכימי potentiostat שוב, החלה +0.4 V (לעומת היא) על האלקטרודה איטו-303 K...

3. תוספת של דאוטריום מים כדי למדוד את KIE על תהליך EET (איור 4)

  1. לאשר כי הייצור הנוכחית החל ממבנה biofilm טפט של oneidensis ס מר-1 הינה יציב, אין להגדיל במהירות. אם הזרם עולה בתלילות, המתן עד הנוכחי מייצבת תוך העלאה של 5% מעל 10 דקות.
    הערה: היווצרות של ממבנה biofilm חד שכבתי על אלקטרודה איטו ללא זיהום של זני חיידקים אחרים אושר ע י רצפים rDNA ותמונה סריקה אלקטרון מיקרוסקופיות של biofilm על אלקטרודה איטו, כפי שדווח בעבר4. עבור אישור של המגבלה קצב על ידי תהליך EET, לנטר את ההשפעה של הוספת והצוות מגשרים אלקטרונים כגון מיקרומטר 100 anthraquinone-1-סולפונאט (α-AQS). עיין בסעיף של נציג תוצאות וצור הפניה15 לפרטים נוספים.
  2. להוסיף 40 µL של אנאוקסיים 50% (v/v) ד2O לתוך הכור אלקטרוכימי באמצעות מזרק כך הריכוז הוא 0.5% (v/v) ד2O לכור.
    הערה: כדי למנוע נזק biofilm על ידי תוספת2O D, להזריק את D2O drop-wise.
  3. המתן הנוכחי לייצב, ולאחר להוסיף לאחר מכן D2O עד 4.0% (v/v).
    הערה: כדי לקבל את הערך KIE (היחס בין הייצור הנוכחי בנוכחות D2O ו- H2O), לבדוק את השפעת באותו אמצעי אחסון של H2O בנוסף על ההפקה הנוכחית.

תוצאות

לאחר 25 h של פוטנציאל היישום ב- +0.4 V (לעומת היא), ממבנה biofilm טפט הוקמה ב האלקטרודה עבודה של זכוכית ITO, אשר אושר קודם לכן ע י או של מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה או מיקרוסקופיה קונפוקלית4. המסלול הפעם נציג של הייצור הנוכחי של ה- S. oneidensis מר-1 במהלך היווצרות ממבנה biofilm ?...

Discussion

שלנו assay אלקטרוכימי של תאים שלמים יש כמה יתרונות טכניים לעומת חלבון אלקטרוכימיה. בעוד טיהור חלבון דורש הליכים גוזלת זמן רב שלבי, השיטה כולה-תא שלנו לוקח יום אחד של ביופילמים עצמית מאורגן לאחר תרבית תאים. כדי להשיג את האינטראקציה יציב בין אום c- Cyts האלקטרודה, אנחנו זקוקים רק עיקור, ניקוי ...

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה כלכלית על ידי מענק הסיוע במיוחד קידום מחקר החברה יפן של קידום המדע (JSPS) KAKENHI גרנט מספר 24000010, 17H. 04969, ו JP17J02602, אותנו למשרד של חיל הים המחקר העולמי (N62909-17-1-2038). Y.T. היא עמיתת מחקר JSPS ונתמך על-ידי JSPS דרך התוכנית עבור המובילים לתואר שני בתי ספר (הצטיינות).

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

134cytochromesbioelectrochemistryelectroactive biofilm

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