Name: electrochemical detection of deuterium kinetic isotope effect on extracellular electron transport in shewanella oneidensis mr-1
Uploaded: 2018-04-16T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrochemical Detection of Deuterium Kinetic Isotope Effect on Extracellular Electron Transport in Shewanella oneidensis MR-1 at JoVE.com

यह काम आर्थिक रूप से जापान सोसायटी ऑफ साइंस (JSPS) KAKENHI अनुदान संख्या २४००००१०, 17H04969, और JP17J02602, अमेरिका के नौसेना अनुसंधान ग्लोबल (N62909-17-1-2038) के कार्यालय से विशेष रूप से पदोन्नत अनुसंधान के लिए एक अनुदान में सहायता द्वारा समर्थित किया गया था । Y.T. एक JSPS अनुसंधान साथी है और अग्रणी स्नातक स्कूलों (योग्यता) के लिए कार्यक्रम के माध्यम से JSPS द्वारा समर्थित है ।

1. एक इतो इलेक्ट्रोड पर एस oneidensis एमआर-1 के एक Monolayer फिल्म का गठन (चित्रा 1)
नोट: अन्य रोगाणुओं के साथ विद्युत रिएक्टर के संदूषण को रोकने के लिए, सभी मीडिया, लागू करता है, और विद्युत रिएक्ट?...

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

हमारे पूरे सेल विद्युत परख प्रोटीन electrochemistry के साथ तुलना में कई तकनीकी लाभ है । जबकि प्रोटीन शुद्धि बहु कदम समय लेने वाली प्रक्रियाओं की आवश्यकता है, हमारे पूरे सेल विधि सेल संस्कृति के बाद स्वयं के एक दि?...

विद्युत तकनीक सीधे एक बरकरार जीवाणु कोशिका में एक redox प्रोटीन की विशेषता के लिए हाल ही में धातु की खोज के बाद से उभरा है-माइक्रोबियल उपभेदों, जैसे एस oneidensis एमआर-1 या Geobacter sulfurreducens पीसीए को कम करने, जो बाहरी झिल्ली सी-प्रकार cytochrome परिसरों (ओम सी-Cyts) सेल बाहरी1,2,3,4,5से अवगत कराया । ओम सी-Cyts extracellularly स्थित ठोस सब्सट्रेट करने के लिए श्वसन श्रृंखला से मध्यस्थता इलेक्ट्रॉन परिवहन. इस परिवहन के रूप में संदर्भित किया जाता है extracellular इलेक्ट्रॉन परिवहन (ईत)1,6 और उभरते जैव प्रौद्योगिकी के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, इस तरह के माइक्रोबियल ईंधन कोशिकाओं के रूप में6। इसलिए, अंतर्निहित ईत कैनेटीक्स और तंत्र को समझने के लिए, और माइक्रोबियल फिजियोलॉजी के लिए अपनी कड़ी, ओम सी-Cyts पूरे सेल electrochemistry4का उपयोग कर जांच की गई है,7, माइक्रोस्कोपी के साथ संयुक्त 8 , 9, स्पेक्ट्रोस्कोपी10,11, और आणविक जीवविज्ञान2,4. इसके विपरीत, ईत के प्रभाव की जांच करने के तरीके-जुड़े कटियन परिवहन, जैसे, प्रोटान, ईत कैनेटीक्स पर रहने वाले कोशिकाओं में शायद ही स्थापित किया गया है, बैक्टीरियल झिल्ली में एक महत्वपूर्ण भूमिका होने के पार प्रोटॉन परिवहन के बावजूद सिग्नलिंग, homeostasis, और ऊर्जा उत्पादन12,13,14. वर्तमान अध्ययन में, हम एक तकनीक का वर्णन करने के लिए ईत कैनेटीक्स पर प्रोटॉन परिवहन के प्रभाव की जांच करने के लिए एस oneidensis श्री-1 सेल का उपयोग कर पूरे सेल विद्युत माप है, जो दर में सीमित कदम की पहचान की आवश्यकता है माइक्रोबियल वर्तमान उत्पादन15।
संबंधित ईत पर प्रोटॉन परिवहन के योगदान का मूल्यांकन करने के लिए एक सीधा रास्ता ड्यूटेरियम काइनेटिक आइसोटोप प्रभाव (कीे) है । ड्यूटेरियम आयनों के साथ प्रोटान के प्रतिस्थापन पर इलेक्ट्रॉन अंतरण कैनेटीक्स में परिवर्तन के रूप में चौकसी कीे जाती है, जो इलेक्ट्रॉनक अंतरण कैनेटीक्स पर प्रोटॉन परिवहन के प्रभाव का प्रतिनिधित्व करती है जो16/ के सिद्धांत कीे ही अच्छी तरह से स्थापित किया गया है शुद्ध एंजाइमों के साथ विद्युत माप का उपयोग17. हालांकि, के बाद से एस oneidensis एमआर में वर्तमान उत्पादन-एकाधिक, विविध, और अस्थिर प्रक्रियाओं से 1 परिणाम18, एक बस दर सीमित प्रक्रिया के रूप में ईत की पहचान नहीं कर सकते । प्रोटॉन परिवहन ईत के साथ युग्मित प्रक्रियाओं पर गौर कीे, हम पुष्टि करते है कि माइक्रोबियल मौजूदा उत्पादन के माध्यम से इलेक्ट्रॉन परिवहन द्वारा सीमित है ओम सी-इलेक्ट्रोड के लिए Cyts । इस प्रयोजन के लिए, हम ताजा मध्यम के साथ supernatant समाधान की जगह एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में इष्टतम पीएच और तापमान की स्थिति कीे माप से पहले एक उच्च एकाग्रता से युक्त; इस प्रतिस्थापन दो भूमिकाओं में कार्य किया: (1) यह ईत की तुलना में ऊपर चयापचय प्रक्रियाओं की दर में वृद्धि हुई है, और (2) काम कर इलेक्ट्रोड पर monolayer के oneidensis एमआर-1 से जारी supernatant में तैराकी कोशिकाओं का लोप करें ( इंडियम टिन-मैगनीज ऑक्साइड (इतो) इलेक्ट्रोड). प्रस्तुत विस्तृत प्रोटोकॉल नए चिकित्सकों को बनाए रखने और पुष्टि करते है कि ईत प्रक्रिया दर निर्धारण कदम है मदद करना है ।

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Glass cylinder</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made, used as the electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE cover and base</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made, used as a cover and a foundation of the electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buthyl rubber</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made, inserted between each component of electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Septa</td>
			<td>GL Science</td>
			<td>3007-16101</td>
			<td>Used as an injection port of electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indium tin-doped oxide (ITO) electrode</td>
			<td>GEOMATEC</td>
			<td>No.0001</td>
			<td>Used as a working electrode, 5&#937;/sq</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag/AgCl KCl saturated electrode</td>
			<td>HOKUTO DENKO</td>
			<td>HX-R5</td>
			<td>Used as a reference electrode, &#934;0.30mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum wire</td>
			<td>The Nilaco Cooporation</td>
			<td>PT-351325</td>
			<td>Used as a counter electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria-Bertani (LB) Broth, Miller</td>
			<td>Becton, Dichkinson and Company</td>
			<td>244620</td>
			<td>Medium for precultivation of S. oneidensis MR-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto agar</td>
			<td>Becton, Dichkinson and Company</td>
			<td>214010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anthraquinone-1-sulfonate (&#945;-AQS)</td>
			<td>TCI</td>
			<td>A1428</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flavin mononucleotide (FMN)</td>
			<td>Wako</td>
			<td>184-00831</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Wako</td>
			<td>191-01305</td>
			<td>Used for defined medium (DM)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2 &#183; 2H2O</td>
			<td>Wako</td>
			<td>031-00435</td>
			<td>Used for DM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4Cl</td>
			<td>Wako</td>
			<td>011-03015</td>
			<td>Used for DM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2 &#183; 6H2O</td>
			<td>Wako</td>
			<td>135-00165</td>
			<td>Used for DM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Wako</td>
			<td>191-01665</td>
			<td>Used for DM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl] ethanesulfonic acid (HEPES)</td>
			<td>DOJINDO</td>
			<td>346-08235</td>
			<td>Used for DM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Lactate Solution</td>
			<td>Wako</td>
			<td>195-02305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto Yeast Extract</td>
			<td>Becton, Dichkinson and Company</td>
			<td>212750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium oxide (D, 99.9%)</td>
			<td>Cambridge Isotope Laboratories, Inc.</td>
			<td>DLM-4-PK</td>
			<td>Additive for kinetic isotope effect experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>TOKYO RIKAKIKAI CO. LTD.</td>
			<td>LTI-601SD</td>
			<td>Used for precultivation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker</td>
			<td>TAITEC</td>
			<td>NR-3</td>
			<td>Used for precultivation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave machine</td>
			<td>TOMY SEIKO CO. LTD.</td>
			<td>LSX-500</td>
			<td>Used for sterilization of the electrochemical reactor and the medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clean bench</td>
			<td>SANYO</td>
			<td>MCV-91BNF</td>
			<td>Used to prevent the contamination of the electrochemical reactor and the medium with other microbes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge separator</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5430R</td>
			<td>Rotational speed upto 6000&#215;g is required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas generator</td>
			<td>Puequ CO. LTD.</td>
			<td>PNTN-2</td>
			<td>Nitrogen gas cylinder can also be used instead of gas generator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-vis spectrometer</td>
			<td>SHIMADZU</td>
			<td>UV-1800</td>
			<td>Used for optimization of cell density</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>BioLogic</td>
			<td>VMP3</td>
			<td>Used for biofilm formation and kinetic isotope effect experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal water circulator</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td>TR-1A</td>
			<td>Used for maintanance of temperature of electrochemcial reactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Faraday cage</td>
			<td>HOKUTO DENKO</td>
			<td>HS-201S</td>
			<td>Used for electrochemical experiments</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrochemical detection of deuterium kinetic isotope effect on extracellular electron transport in shewanella oneidensis mr-1

बैक्टीरियल बाहरी झिल्ली (बाहरी झिल्ली सी-प्रकार cytochrome परिसरों में एंबेडेड सीप्रकार cytochrome परिसरों की प्रत्यक्ष विद्युत पता लगाने; ओम सी-Cyts) हाल ही में एक उपंयास पूरे सेल विश्लेषणात्मक विधि के रूप में उभरा है श्वसन श्रृंखला से कोशिका बाहरी, extracellular इलेक्ट्रॉन परिवहन (ईत) के रूप में संदर्भित करने के लिए बैक्टीरियल इलेक्ट्रॉन परिवहन की विशेषता है । जबकि ईत प्रतिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉनक प्रवाह के मार्ग और कैनेटीक्स की जांच की गई है, ईत से संबद्ध कटियन परिवहन के प्रभाव की जांच करने के लिए एक पूरी-सेल विद्युत पद्धति अभी तक स्थापित नहीं की गई है. वर्तमान अध्ययन में, एक जैव रासायनिक तकनीक का एक उदाहरण ओम सी-Cyts के माध्यम से ईत पर ड्यूटेरियम काइनेटिक आइसोटोप प्रभाव (कीे) की जांच करने के लिए एक मॉडल सूक्ष्म जीव, Shewanella oneidensis एमआर-1, का उपयोग करते हुए वर्णित है । ईत प्रक्रिया पर कीे प्राप्त की जा सकती है यदि ओम सी-Cyts के माध्यम से ईत के माइक्रोबियल वर्तमान उत्पादन में दर सीमित कदम के रूप में कार्य करता है । कि अंत करने के लिए, डी2के अलावा से पहले O, supernatant समाधान नए सिरे से इलेक्ट्रॉन दाता की पर्याप्त राशि युक्त मीडिया के साथ प्रतिस्थापित किया गया था ऊपर चयापचय प्रतिक्रियाओं की दर का समर्थन है, और एक समान से planktonic कोशिकाओं को दूर monolayer काम इलेक्ट्रोड पर फिल्म । वैकल्पिक तरीकों की पुष्टि करने के लिए दर को सीमित कदम में माइक्रोबियल वर्तमान उत्पादन के माध्यम से ईत के रूप में ओम ग-Cyts भी वर्णित हैं । प्रोटॉन परिवहन कैनेटीक्स की जांच के लिए एक पूरी सेल विद्युत परख की हमारी तकनीक अंय electroactive माइक्रोबियल उपभेदों के लिए लागू किया जा सकता है ।

+ ०.४ V पर संभावित आवेदन के 25 ज (बनाम वह) के बाद, एक monolayer फिल्म इतो ग्लास, जो पहले या तो एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी या एक फोकल माइक्रोस्कोपी4द्वारा की पुष्टि की थी के काम इलेक्ट...

Watch this Scientific Journal Video about Electrochemical Detection of Deuterium Kinetic Isotope Effect on Extracellular Electron Transport in Shewanella oneidensis MR-1 at JoVE.com

Electrochemical Detection of Deuterium Kinetic Isotope Effect on Extracellular Electron Transport in Shewanella oneidensis MR-1

विद्युत डिटेक्शन ऑफ ड्यूटेरियम काइनेटिक आइसोटोप प्रभाव में Extracellular इलेक्ट्रॉन परिवहन पर Shewanella oneidensis एमआर-1

यहां हम Shewanella oneidensis एमआर-1 में बाहरी झिल्ली cytochromes परिसर के माध्यम से extracellular इलेक्ट्रॉन परिवहन की दर के लिए प्रोटॉन परिवहन के योगदान का अध्ययन करने के लिए पूरे सेल विद्युत प्रयोगों का एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं ।

Direct electrochemical detection of c-type cytochrome complexes embedded in the bacterial outer membrane (outer membrane c-type cytochrome complexes; OM ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Electrochemical Detection of Deuterium Kinetic Isotope Effect on Extracellular Electron Transport in Shewanella oneidensis MR-1

Reconstitution of Nucleosomes with Differentially Isotope-labeled Sister Histones

विभिन्न आइसोटोप लेबल बहन histones साथ nucleosomes का पुनर्गठन

Asymmetrically modified nucleosomes contain the two copies of a histone (sister histones) decorated with distinct sets of Post-translational Modifications ...

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

प्रोटीन संरचना और गतिशीलता के अध्ययन के लिए समय का समाधान electrospray ionization हाइड्रोजन-ड्यूटेरियम एक्सचेंज मास स्पेक्ट्रोमेट्री

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Analyzing Supercomplexes of the Mitochondrial Electron Transport Chain with Native Electrophoresis, In-gel Assays, and Electroelution

मूल विलासितालयों, इन-जेल एसेज़ और इलेक्ट्रोलाउशन के साथ मिटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन के सुपरकॉम्प्लेक्सेस का विश्लेषण करना

The mitochondrial electron transport chain (ETC) transduces the energy derived from the breakdown of various fuels into the bioenergetic currency of the ...

A Simple Method for High Throughput Chemical Screening in Caenorhabditis Elegans

A Simple Method for High Throughput Chemical Screening in Caenorhabditis Elegans

Caenorhabditis एलिगेंस में उच्च प्रवाह रासायनिक स्क्रीनिंग के लिए एक सरल तरीका

Caenorhabditis elegans is a useful organism for testing chemical effects on physiology. Whole organism small molecule screens offer significant advantages ...

Measuring Trans-Plasma Membrane Electron Transport by C2C12 Myotubes

C2C12 Myotubes द्वारा ट्रांस प्लाज्मा झिल्ली इलेक्ट्रॉन परिवहन को मापने

Trans-plasma membrane electron transport (tPMET) plays a role in protection of cells from intracellular reductive stress as well as protection from damage ...

Defining Hsp33's Redox-regulated Chaperone Activity and Mapping Conformational Changes on Hsp33 Using Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry

हाइड्रोजन-ड्यूटेरियम एक्सचेंज मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग कर Hsp33 पर Hsp33's Redox-विनियमित निगरानी गतिविधि और मानचित्रण गठन परिवर्तन परिभाषित करना

Living organisms regularly need to cope with fluctuating environments during their life cycle, including changes in temperature, pH, the accumulation of ...

Sampling and Pretreatment of Tooth Enamel Carbonate for Stable Carbon and Oxygen Isotope Analysis

नमूना और स्थिर कार्बन और ऑक्सीजन आइसोटोप विश्लेषण के लिए दांत तामचीनी कार्बोनेट के उपचार

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been applied in paleodietary, paleoecological, and ...

Extracellular Protein Microarray Technology for High Throughput Detection of Low Affinity Receptor-Ligand Interactions

Extracellular प्रोटीन Microarray कम संबध रिसेप्टर का उच्च प्रवाह का पता लगाने के लिए प्रौद्योगिकी-Ligand बातचीत

Secreted factors, membrane-tethered receptors, and their interacting partners are main regulators of cellular communication and initiation of signaling ...

Analysis of &#946;-Amyloid-induced Abnormalities on Fibrin Clot Structure by Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy

Analysis of ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-Amyloid-induced Abnormalities on Fibrin Clot Structure by Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy

स्पेक्ट्रोस्कोपी और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा फाइब्रिन थक्का संरचना पर β-Amyloid-प्रेरित विषमता का विश्लेषण

This article presents methods for generating in vitro fibrin clots and analyzing the effect of beta-amyloid (A&#946;) protein on clot formation and ...

Analysis of Protein Folding, Transport, and Degradation in Living Cells by Radioactive Pulse Chase

प्रोटीन तह, परिवहन, और रेडियोधर्मी पल्स चेस द्वारा जीवित कोशिकाओं में क्षरण का विश्लेषण

Radioactive pulse-chase labeling is a powerful tool for studying the conformational maturation, the transport to their functional cellular location, and ...