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

Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente da una sovvenzione per appositamente ricerca promossa dalla società Giappone per numero di promozione della scienza (JSPS) KAKENHI Grant 24000010, 17H 04969 e JP17J02602, il noi Office del Naval Research globali (N62909-17-1-2038). Y.T. è un ricercatore di JSP e supportato da JSP attraverso il programma per scuole laureato leader (MERIT).

1. formazione di un Biofilm monostrato di S. oneidensis MR-1 su un elettrodo ITO (Figura 1)
Nota: Per evitare la contaminazione del reattore elettrochimico con altri microbi, tutti i media, implementa e componenti del reattore elettrochimico dovrebbero essere sterilizzati in anticipo. Quando usando le cellule di S. oneidensis MR-1 e costruire i reattori elettrochimici, tutte le procedure devono essere effettuate su un banco pulito.
<ol><li>Colt...

<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>

Nostra analisi elettrochimica della intero-cellula ha diversi vantaggi tecnici rispetto con elettrochimica della proteina. Mentre la purificazione della proteina richiede lunghe procedure multifase, il nostro metodo di cellule intere prende un giorno di formazione di biofilm auto-organizzata dopo coltura cellulare. Per ottenere una stabile interazione tra OM c- Cyts e l'elettrodo, abbiamo bisogno solo la sterilizzazione e la pulizia della superficie dell'elettrodo; non richiede modifiche di elettrodo per organiz...

Tecniche elettrochimiche direttamente caratterizzare una proteina redox in una cellula batterica intatta sono recentemente emersi dalla scoperta del metallo-riducentesi di ceppi microbici, quali S. oneidensis MR-1 o Geobacter sulfurreducens PCA, che hanno complessi di citocromo c-tipo di membrana esterna (OM c-Cyts) esposti al cellulare esterna1,2,3,4,5. L' OM c- Cyts mediano il trasporto di elettroni dalla catena respiratoria a substrati solidi trova extracellularly. Questo trasporto è indicato come extracellulare trasporto dell'elettrone (EET)1,6 ed è un processo critico per le biotecnologie emergenti, ad esempio celle a combustibile microbico6. Di conseguenza, per comprendere la cinetica EET sottostante e meccanismi e relativo collegamento alla fisiologia microbica, OM c -Cyts sono stati studiati usando della intero-cellula elettrochimica4,7, combinato con la microscopia 8 , 9, spettroscopia10,11e biologia molecolare2,4. Al contrario, metodi per studiare l'impatto EET-collegata del trasporto dei cationi, ad esempio, protoni, sulla cinetica EET in cellule viventi sono stati stabiliti a malapena nonostante trasporto di protoni attraverso le membrane batteriche, avendo un ruolo critico nel segnalazione, omeostasi ed energia produzione12,13,14. Nello studio presente, descriviamo una tecnica per esaminare l'impatto del trasporto protone sulla cinetica EET in S. oneidensis MR-1 cellula usando cellule intere misure elettrochimiche, che richiede l'individuazione del passaggio limitante microbica attuale produzione15.
Un modo diretto per valutare il contributo del trasporto di protoni sulla EET associato è l'effetto isotopico cinetico di deuterio (KIE). Il KIE è osservabile come il cambiamento nella cinetica di trasferimento di elettroni sulla sostituzione di protoni con ioni di deuterio, che rappresenta l'impatto del trasporto di protoni su elettrone trasferimento cinetica16. La teoria di KIE stessa è stata stabilita in bene utilizzando misure elettrochimiche con enzimi purificati17. Tuttavia, poiché la produzione corrente in S. oneidensis MR-1 deriva da multiple, processi diversi e fluttuante18, uno non può identificare semplicemente EET come il processo di limitazione della velocità. Per osservare il KIE il protone processi di trasporto accoppiato con EET, abbiamo bisogno di confermare che l'attuale produzione microbica è limitata dal trasporto di elettroni tramite OM c- Cyts all'elettrodo. Per questo scopo, abbiamo sostituito il supernatante con medium fresco contenente un'alta concentrazione di lattato come un donatore di elettroni ai pH ottimale e le condizioni di temperatura prima misurazione KIE; Questa sostituzione servito due ruoli: (1) ha migliorato il tasso dei processi metabolici a monte rispetto alla EET e (2) le cellule di nuoto nel surnatante rilasciato dal biofilm monostrato di S. oneidensis MR-1 su elettrodo di lavoro (omesso elettrodo di Indio ossido drogato con stagno (ITO)). Il protocollo dettagliato presentato è destinato per mantenere e confermare che il processo EET è il punto tasso-determinazione nuovi praticanti.

<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

Diretta rilevazione elettrochimica di c-tipo complessi citocromo incorporati nella membrana esterna batterica (membrana esterna c-tipo complessi citocromo; OM c- Cyts) ha recentemente è emerso come un nuovo metodo analitico della intero-cellula per caratterizzare il trasporto dell'elettrone batterico dalla catena respiratoria all'esterno delle cellule, definito come il trasporto dell'elettrone extracellulare (EET). Mentre la via e la cinetica del flusso dell'elettrone durante la reazione di EET sono stati indagati, un metodo elettrochimico di cellule intere di esaminare l'impatto del trasporto dei cationi associato EET non è ancora stato stabilito. Nello studio presente, un esempio di una tecnica biochimica per esaminare l'effetto di isotopo cinetico di deuterio (KIE) su EET attraverso OM c- Cyts utilizzando un microbo modello, Shewanella oneidensis MR-1, è descritto. KIE sul processo EET può essere ottenuto se la EET attraverso OM c- Cyts agisce come la tappa limitante nella produzione corrente microbica. A tal fine, prima dell'aggiunta di D2O, il supernatante è stato sostituito con fresco che contenevano una quantità sufficiente del donatore dell'elettrone per sostenere il tasso di reazioni metaboliche a Monte e per rimuovere le cellule planctoniche da un'uniforme monostrato biofilm sull'elettrodo di lavoro. Metodi alternativi per confermare il tasso-di limitazione passo nella produzione corrente microbica come EET attraverso OM c- Cyts inoltre sono descritti. La nostra tecnica di analisi elettrochimica della intero-cellula per studiare la cinetica del trasporto di protoni può essere applicato ad altri ceppi microbici elettroattivi.

Dopo 25 h di potenziale applicazione a + 0,4 V (contro di lei), si formò un biofilm monostrato sull'elettrodo di lavoro di vetro di ITO, che precedentemente è stato confermato da una microscopia elettronica di esame o un microscopio confocale4. Il corso di tempo rappresentativo della produzione corrente dal S. oneidensis MR-1 durante la formazione di un biofilm monostrato è illustrato nella Figura 2. Anche se la corrente va...

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

Elettrochimico rilevamento di deuterio isotopo effetto cinetico su extracellulare di trasporto dell'elettrone nella Shewanella oneidensis MR-1

Qui presentiamo un protocollo della intero-cellula elettrochimici esperimenti per studiare il contributo del trasporto di protoni per il tasso di trasporto dell'elettrone extracellulare attraverso il membrana esterna citocromi complessi di Shewanella oneidensis MR-1.

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

Ricostituzione dei nucleosomi con differenzialmente marcati con isotopi sorelle istoni

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

Ricerca

Biochimica

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

Scambio risolta in tempo ionizzazione elettrospray idrogeno-deuterio Spettrometria di Massa per lo studio delle proteine ​​Struttura e dinamica

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

Analisi di supercomplexes della catena di trasporto elettronico mitocondriale con elettroforesi nativa, analisi in-gel e elettroelution

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

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Un metodo semplice per High Throughput Screening chimico in Caenorhabditis Elegans

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

Trasporto dell'elettrone di miotubi C2C12 Trans-Plasma membrana di misura

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

Definizione attività di Chaperone Redox-regolati di Hsp33 e mappatura cambiamenti conformazionali su Hsp33 usando la spettrometria totale di scambio di idrogeno-deuterio

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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

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

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