Summary
שיטה להפקת קופקטור F420 מתרבויות טהורות הייתה מותאמת להפרדה וניתוח כרומטוגרפי נוזלי של אורך הזנב F420 בתרבות טהורה ודגימות סביבתיות.
Abstract
ה- F420 של קופקטור ממלא תפקיד מרכזי כנשא הידריד בחילוף החומרים העיקרי והמשני של מסה חיידקית וארכאלית רבים. קופקטור ידוע בעיקר בשל תפקידו במתנוגנזה, שם הוא מקל על תגובות קשות תרמודינמית. כמו הזנב polyglutamate משתנה באורך בין אורגניזמים שונים, ניתוחי פרופיל אורך עשוי להיות כלי רב עוצמה להבחנה ואפיון קבוצות שונות מסלולים בבתי גידול שונים. כאן, הפרוטוקול מתאר את החילוץ והאופטימיזציה של זיהוי F420 קופקטור על ידי החלת מיצוי שלב מוצק בשילוב עם ניתוח כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים ללא תלות בגישות ביולוגיות תרבותיות או מולקולריות. השיטה יושמה כדי לקבל מידע נוסף על הביטוי של קופקטור F420 מקהילות מיקרוביות בקרקעות, בוצה אנאירובית, ותרבויות טהורות, והוערכה על ידי ניסויים spiking. ובכך, המחקר הצליח לייצר פרופילים שונים באורך הזנב F420 עבור מתנוגנים מימנוטרופיים ואצטוקלסטיים בתרבויות טהורות מתנוגניות מבוקרות, כמו גם מדגימות סביבתיות כגון בוצה מעכל אנאירובי ואדמה.
Introduction
F420 הוא קופקטור נפוץ אך מוזנח לעתים קרובות, המתפקד כנשא הידריד דו-אלקטרוני מחייב בתהליכים מטבוליים ראשוניים ומשניים של ארכיאה וחיידק1,2. F420 הוא 5-דיזפלבין ודומה מבחינה מבנית flavins, לפי תכונותיו הכימיות והביולוגיות דומים יותר עם אלה של NAD + או NADP +. בשל החלפת חנקן עם פחמן במיקום 5 של טבעת isoalloxazine, הוא רדויטנט חזק, ובכך מציג פוטנציאל redox סטנדרטי נמוך של -340 mV1,3. F420 כולל טבעת 5-דיזפלבין ומקשר 2-phospho-L-לקטט (F420-0). זנב אוליגלוטאמט המכיל n+1 מונומרים גלוטמט יכול להיות מחובר למולקולה (F420-n +1)4.
במשך זמן רב, F420 קופקטור היה קשור אך ורק עם ארכאיה ו Actinobacteria. זה התהפך ברובו. ניתוחים אחרונים גילו כי F420 מופץ בין אורגניזמים אנאירוביים ואירוביים מגוונים של פילה פרוטאובקטריה, כלורופלקסי, וייתכן ש- Firmicutes המאכלסים מספר עצום של בתי גידול כמו קרקעות, אגמים, והמעיים האנושיים1,5. בשנת 2019, בראגה ואח'6, הראו כי פרוטאובקטריום Paraburkholderia rhizoxinica מייצר נגזרת F420 ייחודית, המכילה 3-פוספוגליצרט במקום זנב 2-פוספט, אשר עשוי להיות נפוץ בבתי גידול שונים. בתוך התחום Archaea, F420 נמצא במספר שושלות, כולל methanogenic7, מתאנוטרופיק8,9, והזמנות להפחתת גופרית10, והוא אמור להיות מיוצר Thaumarchaeota11. F420 ידוע בעיקר בשם קואנזים אדום חיוני במתנוגנזה מינוטרופית ומתילוטרופית. הצורה המופחתת של F420 (F420H2) מתפקדת כתורמת אלקטרונים להפחתת מתילנטרהידרומתנופטרין (מתילן-H4MPT, מר) ומתניל-H4MPT12,13. זה יכול לשמש גם כנשא אלקטרונים במסלולי הובלת אלקטרונים עצמאיים H2 של מתנוגנים המכילים ציטוכרום12,14. יתר על כן, הצורה החמצונית של F420 יש פלואורסצנטיות כחולה-ירוקה אופיינית עם עירור ב 420 ננומטר, אשר מאפשר זיהוי של מתנוגנים מיקרוסקופיים (איור 1). בשל פוטנציאל redox הנמוך שלה, F420 מאפשר (i) הפחתה אקסוגנית של ספקטרום רחב של תרכובות אורגניות סרבנות או רעילות אחרת, (ii) סינתזה של טטרציקלין ואנטיביוטיקה לינקוסמיד או פיטוטוקסינים בסטרפטומיאצטים (פילום אקטינובקטריה), ו -(iii) עמידות ללחץ חמצוני או ניטרוסטיבי או תנאים שליליים אחרים במיקובקטריה (פילום אקטינובקטריה)1,5,15, 16,17,18,19,20,21,22. כתוצאה מכך, חמצון תלוי F420 הם biocatalysts מבטיחים למטרות תעשייתיות ותרופות, כמו גם עבור תיווך ביולוגי של סביבות מזוהמות1,23. למרות הממצאים האחרונים, התפקידים המדויקים של F420 קופקטור עדיין ידועים בשוליים Actinobacteria או פילה חיידקי אחר.
ישנם לפחות שלושה מסלולים לביוסינתזה F4202,6,24. בהתחלה, מסלול הביוסינתזה מחולק לביוסינתזה של 5-דיזפלבין וענף חילוף חומרים של 2-פוספולקטאט. החלק הריאקטיבי של מולקולת F420 מסונתז באמצעות FO-סינתאז באמצעות טירוזין המצע ו 5-אמינו-6-ribitylamino-2,4(1H, 3H)-pyrimidinedione. התוצאה היא רמת הריבופלבין כרומופור FO. בתוך ענף חילוף החומרים לקטט המקובל כיום, L-לקטט הוא זרחן 2-phospho-L-לקטט על ידי קינאז L-לקטט (CofB); 2-פוספו-L-לקטט, בתורו, הוא guanylated ל L-לקטיל-2-דיפוספו-5'-גואנוסין על ידי 2-פוספו-L-לקטט guanylyltransferase (CofC). בשלב הבא, L-לקטיל-2-דיפוספו-5'-גואנוסין מקושר ל- FO על ידי טרנספראז 2-phospho-L-לקטט (CofD) ליצירת F420-02. לבסוף, האנזים F420-0:ɣ-גלוטמיל ליגאז (CofE) ליגאטות גלוטמט מונומרים ל- F420-0, ויוצר את קופקטור הסופי6 במספרים משתנים23,25. אורגניזמים שונים מראים דפוסים שונים במספר שאריות גלוטמט מחוברות, עם זנבות קצרים יותר שנמצאו עבור מתנוגנים מאשר mycobacteria2,25,26. בדרך כלל, מתנוגנים מראים אורך זנב משניים עד שלושה, עם עד חמישה מתנוגן אצטוקלסטי, מתנוזרצ'ינה sp., בעוד אורכי הזנב שנמצאו Mycobacterium sp. נע בין חמישה לשבע שאריות גלוטמט2,25,26,27. עם זאת, הממצאים האחרונים הראו כי F420 ארוך שרשרת נקשר חמצון תלוי F420 עם זיקה גבוהה יותר מאשר F420 קצר שרשרת; יתר על כן, F420 קשור שרשרת ארוכה מגביר את הזיקה מצע אבל מקטין את שיעור המחזור של אנזימים בהתאמה23.
זיהוי של קופקטור F420 מבוסס לעתים קרובות על הפלואורסצנטיות שלו. ובכך, נגזרי הגלוטמט אוליגו שלה הופרדו באמצעות שלב הפוך (RP)-HPLC27,28. לאחרונה, Ney ואח ' השתמש tetrabutylammonium הידרוקסיד כמו ריאגנט זיווג יונים עבור זנב גלוטמט טעון שלילי כדי לשפר את ההפרדה על RP-HLPC בהצלחה5. כאן, אנו מציגים שיטה להכנת דגימות, תמוגה לאחר מכן, מיצוי, טיהור, הפרדה וכימות של קופקטור F420 לא רק מתרבויות טהורות אלא גם מדגימות סביבתיות שונות (כלומר, קרקעות בוצה מעכל).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הערה: מיצוי וניתוח של קופקטור F420 הוא תהליך בן שלושה שלבים כולל תמוגה לדוגמה, טיהור מראש קופקטור באמצעות מיצוי שלב מוצק (SPE), וזיהוי קופקטור באמצעות יון-מזווג-RP-HPLC (IP-RP-HPLC) עם זיהוי פלואורסצנטיות. לפני תחילת, הכינו את החומרים והריגנטים כאמור בטבלה 1.
1. תמיסת דגימה
- הוסף עד 5 גרם של מדגם צינורות מתאימים (למשל, 50 mL צינורות חרוט).
- הוסף 5 מ"ל של מאגר תמה (פתרון מלאי 2x, טבלה 1) לדגימות.
- להביא לנפח סופי של 10 מ"ל עם מים מזוקקים כדי להגיע לריכוז הסופי של 0.5 g·mL-1.
- מערבולת הדגימות המדוללות ל-20 מעלות.
- כלave אוטומטית במשך 30 דקות ב 121 °C (70 °F).
- עבור דגימות יבשות כמו אדמת יער, להביא לנפח סופי של 20 מ"ל עם מים מזוקקים לאחר autoclaving ומערבולת המדגם המדולל.
זהירות: עליית הטמפרטורה במהלך השעבוד האוטומטי עלולה לגרום לצינורות להתפוצץ.
2. טיהור מראש של קופקטור F 420 באמצעות מיצוי שלב מוצק (SPE)
הערה: כל שלבי SPE מתבצעים בטמפרטורת החדר
- מצננים את הדגימות לטמפרטורת החדר.
- צנטריפוגה הדגימות autoclaved במשך 5 דקות ב 11,000 x g.
- הכן 5 מ"ל עמודות SPE מלאות 100 מ"ג של סורבט פולימרי מעורב אניון חלש.
- התנה את מחליף האניון עם 3 מ"ל של מתנול (פתרון תנאי, טבלה 1).
- ישיחל את מחליף האניון עם 3 מ"ל של מים מזוקקים (פתרון שאיון, טבלה 1).
- טען עד 9.0 מ"ל של supernatant מן lysate צנטריפוגות על עמודת SPE.
- לשטוף זיהומים עם 5 מ"ל של 25 mM אמוניום אצטט (פתרון שטיפת SPE 1, טבלה 1).
- לשטוף זיהומים עם 5 מ"ל של מתנול (פתרון שטיפת SPE 2, טבלה 1).
- האלגנטי את ה-F420 הגורף ב- 1.0 מ"ל של חיץ אילוטיון (טבלה 1).
הערה: הכן מאגר חמקמקות טרי. בשל הוואקום המיושם ולחץ האדים הגבוה של מאגר ההבעה, נפחי ההבעה עשויים להיות שונים מדגם לדגימה. על מנת להבטיח את אותו נפח סופי בכל הדגימות, מומלץ לשקול את כלי האיסוף לפני ואחרי ההתחמקות ולחשב את נפח ההתחמקות האפקטיבי. לאזן את ההבדלים על ידי תוספת של חוצץ elution.
3. איתור קופקטור F420
- הגדר את התנור ל 40 °C (70 °F) גלאי פלואורסצנטיות 420 ננומטר אורך גל הכחדה ו 470 ננומטר אורך גל פליטה. השג הפרדה באמצעות מצב מעבר צבע באמצעות שלבים ניידים A ו- B (טבלה 1): 0-3 דקות: 26% B; 3-24 דקות: 26%-50% B; 24-25 דקות: 50% B; 25-27 דקות: 50%-26% B; 27-35 דקות: 26% B בקצב זרימה של 0.75 מ"ל-1.
הערה: להבטיח שיווי משקל של תנאי עמודה לפני הזרקת דוגמאות על ידי ריקון העמודה לפחות עם 3 אמצעי אחסון של 74% שלב נייד A ו 26% שלב נייד B (טבלה 1).- סנן את הדגימות הנבהרות מה- SPE לבקבוקונים של HPLC באמצעות מסנן PTFE בגודל נקבובית של 0.22 מיקרומטר.
הערה: מומלץ לסנני PTFE בגודל נקבובית של 0.22 מיקרומטר. - הזרק 50 μL של המדגם eluted על מערכת HPLC כדי לנתח את הרכב F420 קופקטור וריכוז.
הערה: מכיוון שלא נעשה שימוש בתקן כמותי בפרוטוקול זה, יש להשוות דוגמאות ווריאנטים לפי אזור שיא.
- סנן את הדגימות הנבהרות מה- SPE לבקבוקונים של HPLC באמצעות מסנן PTFE בגודל נקבובית של 0.22 מיקרומטר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
תרבויות טהורות של מתנוזרצ'ינה תרמופילה ומתנוקולאוס תרמופילוס, שתיהן ארכאה מתנוגניות תרמופיליות, גדלו בתקשורת המתאימה כפי שתואר קודם לכן 29,30. עבור מתנוצרצ'ינה תרמופילה, מתנול שימש כמקור אנרגיה, ואילו Methanoculleus תרמופילוס גדל על H2 / CO2. הצמיחה נבדקה על ידי הערכה מיקרוסקופית, בעוד הפעילות נבדקה באמצעות מדידה של מתאן (CH4) על ידי כרומטוגרפיה גז כפי שתואר קודם לכן31. תרבויות טהורות שימשו להפקת קופקטור F420 על פי הפרוטוקול המוצג. בנוסף, דגימות סביבתיות כולל דגימות של בוצה כור ביוגז מזופילי (מתקן לטיפול בשפכים, Zirl, אוסטריה; לפרטים לגבי הפרמטרים בוצה, אנא עיין 32), אחו בשימוש חקלאי (אינסברוק, אוסטריה), ואדמה יער (Lans, אוסטריה) נלקחו בסתיו 2020 עבור החילוץ והניתוח של F420 קופקטור.
הצמיחה של תרביות טהורות אומתה על ידי מיקרוסקופיה (איור 1), כאשר CH4 המיוצר נותח באמצעות כרומטוגרפיה של גז במהלך 14 ימים של דגירה (נתונים לא מוצגים). היעילות של מיצוי קופקטור F420 מתרבויות טהורות נבדקה על ידי יישום אסטרטגיות התפוררות שונות: פעימות פעימות באמצעות פעימות קרמיקה 0.5-1.0 מ"מ, טיפול קולי, התפרקות טמפרטורת הלחץ באמצעות לחץ 121 ° C ו 1.2 בר (autoclaving). יעילות החילוץ המרבית התבררה באמצעות טיפול בטמפרטורת לחץ החלת חיץ כמתואר בסעיף הפרוטוקול ולכן הוחלה עוד יותר על כל הניסויים הבאים (איור 2). בדיקות יעילות החילוץ בוצעו באמצעות תוספת סטנדרטית של כרכים שונים של תרבות מתנוקולאוס תרמופילוס גדלה היטב. יתר על כן, ההשוואה של דגימות וגרסאות שונות התבססה על אזור שיא מכרומטוגרמה.
לאחר מכן, תמציות תאים היו נתונים הליך מיצוי שלב מוצק (SPE). לשם כך נבדקו מחליפי יונים שונים. התברר כי סורבט פולימרי אניון חלש במצב מעורב הניב את הכמות הגבוהה ביותר של F420 קופקטור לאחר ההבחנה. בנוסף, מאגרי אלוטיון שונים ופתרונות כביסה נבדקו והראו את התוצאות הטובות ביותר עבור אצטט אמוניום 25 מ"מ כחוצץ כביסה ותערובת של NH3 במתנול כחוצץ אלוטיון. מתנול מצעד ההתחמקות יכול להיות מוחלף לאחר elution עם מים באמצעות טיפול בטמפרטורת ואקום.
ניתוח HPLC של קופקטור F420 נבדק עם עמודות C18 שונות עם התוצאות הטובות ביותר עבור תצורת המערכת שהושגה במהלך המחקר המוצג עם עמודת NX C18. תקן המכיל הפצה ידועה של נגזרות F420 עם אורך זנב גלוטמט משתנה שימש למטרות התייחסות. תקן זה סופק בחביבות על ידי פרופ ' קולין ג'קסון מהאוניברסיטה הלאומית האוסטרלית. ניתוח אורך זנב גלוטמט חשף הבדלים בריכוז הכולל של קופקטור F420 ובהתפלגות אורך הזנב F420 של תרביות טהורות מתנוגניות ודגימות סביבתיות (איור 3).
| מאגר | הרכב |
| מאגר תמיס (פתרון מלאי 2x) | 200 mM אשלגן דיהידרוגן פוספט (KH2PO4) 50 mM חומצה אתילנדימינטראצטית (EDTA) 1% (w/v) פוליסורבט 80 (Tween 80) מותאם ל- pH 7.0 עם תמיסה נתרן הידרוקסידי 5 M |
| פתרון מיזוג SPE | מתנול (כיתה HPLC) |
| פתרון שיווי משקל SPE | מים מזוקקים 0.2 מיקרומטר מסוננים |
| פתרון שטיפת SPE 1 | אצטט אמוניום 25 מ"מ |
| פתרון שטיפת SPE 2 | מתנול (כיתה HPLC) |
| מאגר אלוטיון SPE | 2% (v/v) אמוניה במתנול על ידי דילול 20%-25% תמיסה אמוניה מימית במתנול |
| HPLC שלב A למכשירים ניידים | 10 mM טטרבוטילאמוניום הידרוקסיד (TBAH) 20 mM די-אמוניום מימן פוספט ((NH4)2HPO4) מותאם ל-pH 7.0 עם 85% חומצה זרחתית |
| HPLC שלב B למכשירים ניידים | אצטוניטרייל (כיתה HPLC) |
טבלה 1: הרכב אגף פאזה ניידת עבור מיצוי שלב מוצק (SPE) וניתוח HPLC.
איור 1: תרבות טהורה מתנוגנית פלואורסצנטית. הדמיה של תרמופילה מתנוסרצינה באמצעות (A) מיקרוסקופיה חדות פאזה ודרך (B) מיקרוסקופיית פלואורסצנטיות כאשר קופקטור F420 מתרגש מאור UV (עירור ב 395-440 ננומטר ופליטה ב 475-495 ננומטר). סרגל קנה מידה: 10 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: תוספת סטנדרטית. אזור שיא של קופקטור התאושש F420 לאחר SPE מ 1.0 גרם של מטריצה זינק עם כמויות שונות של תרמופילוס M. תרמופילוס תרבויות. מטריקס תוקן עם 0 μL, 250 μL, 500 μL, 750 μL, ו 1000 μL של תרבות נתון אסטרטגיות התפוררות שונות: פעימות, טיפול קולי, התפררות טמפרטורת הלחץ (autoclaving). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: התפלגות אורך הזנב של גלוטמט. התפלגות אורך הזנב של קופקטור F420 של תרבויות טהורות ודגימות סביבתיות. מלמעלה למטה: אחו בשימוש חקלאי (אדמה), יער (אדמה), כור ביוגז מסופילי, תרבות טהורה של M. תרמופילוס, ותרבות טהורה של M. thermophila. ספיגה יחסית חושבה על ידי נורמליזציה על הפסגה הגבוהה ביותר בתוך הכרומטוגרמה המוצגת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
להערכת קופקטור F420 מתרביות טהורות מתנוגניות, ניתן לבצע הערכה מיקרוסקופית כדי לדמיין את הצמיחה והפעילות (מיקרוסקופיה פלואורסצנטית) של המיקרואורגניזמים המעורבים (איור 1). עבור דגימות הנובעות מסביבות טבעיות, השימוש במיקרוסקופיה כדי לזהות או לכמת F420 מוגבל עקב הפרעות עם מיקרואורגניזמים פלואורסצנטיים אחרים, חלקיקים אורגניים ולא אורגניים. בהקשר זה, מיצוי F420 וניתוח פלואורומטרי לאחר מכן באמצעות HPLC, כפי שתואר קודם לכן5, יכול לא רק לספק מידע על הריכוז הכולל של F420 קופקטור, אלא גם על התפלגות אורך הזנב polygutamate.
להפקת קופקטור F420, הוכח כי טיפול בטמפרטורת לחץ יעיל ביותר (איור 2) והוא בהתאם לממצאים הקודמים5,27,33. באמצעות שיטה זו ויישום מערכת תמוגה חוצץ פוספט כולל EDTA ופוליסרבאט, הריכוזים הגבוהים ביותר של קופקטור F420 התקבלו מתרבויות טהורות methanogenic המכיל ריכוזים גבוהים של הגורם. יתר על כן (ובהשוואה לשיטות אחרות של הפרעה לתאים שנבדקו), הטיפול בטמפרטורת הלחץ ישים בקלות וחוסך בחומר.
SPE בוצע כדי לאפשר ניתוח HPLC במורד הזרם שמטרתו קביעת התפלגות אורך הזנב של קופקטור F420 polyglutamate בתוך מדגם. בקרב מחליפי יונים שונים, סורבט פולימרי אניון חלש במצב מעורב הראה את הביצועים הטובים ביותר ומאפשר כריכה יעילה של F420 קופקטור למטריקס למטרות כביסה, כמו גם הסרתו לאחר מכן מטריצת החילוץ לאחר שטיפת תוצרי לוואי לא רצויים. לשם כך, מתנול בסיסי הוכיח את הטוב ביותר.
בשיטה המוצגת ניתן לנתח באופן רב תרבויות טהורות שונות ודגימות סביבתיות שונות לגבי קופקטור F420 (איור 3). אפילו דגימות כגון קרקעות או בוצה המכילים פרופורציות גבוהות של תוצרי לוואי לא רצויים ניתן לנתח על ידי ההליך המוצג. לכן, ניתוח במורד הזרם באמצעות HPLC יושם בהצלחה לניתוח הריכוז הכולל של F420 ואת התפלגות האורך של זנבות polyglutamate של נגזרות F420 . גילוי רמות גבוהות של F420 בקרקע ובדגימות אחרות תומך ב- Ney et el.5, שהציע כי קופקטור נפוץ בחיידקי קרקע אירובית המבוססים על ניתוח גנומי ומטאגנומיקה.
לסיכום, זהו הפרוטוקול הראשון שמטרתו לחלץ ולנתח קופקטור F420 לא רק מתרבויות טהורות אלא גם מדגימות סביבתיות כמו אדמה או בוצה. השלב הקריטי ביותר בהפקת F420 מדגימות סביבתיות הוא ה- SPE הדרוש לניקוי מראש של ליסאט לניתוח HPLC עוקב. הפרוטוקול המוצג יהיה מועיל עבור פרויקטים עתידיים לחשוף את התפקיד של F420 בסביבות שונות ו bioprocesses.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
אנו מודים להכרת תודה לפרופ' קולין ג'קסון על התמיכה ב-F420 המטוהר. מחקר זה נתמך על ידי קרן המדע טירולי (TWF) ואוניברסיטת Innsbruck (Publikationsfonds). אנו מכירים מאוד בתמיכתם של GPS, HK, SB, GG ו- HB.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Autoclave | |||
| Biocompatible HPLC system equipped with gradient modul, oven and fluorescence detector | Shimadzu | HPLC system | |
| Centrifuge and rotor for 50 mL “Falcon” tubes (11.000 rcf) and appropriate tubes | |||
| HPLC Column: Gemini NX C18, 5 μm, 150 x 3 mm | Phenomenex | HPLC column | |
| PTFE filter (pore size 0.22 µm) to remove particulate matter prior HPLC analysis | |||
| Resin for SPE: Strata-X-AW 33 μm as weak anion mixed-mode polymeric sorbent | Phenomenex | weak anion mixed-mode polymeric sorbent | |
| Vacuum manifold for SPE and appropriate collection tubes | SPE equipment | ||
| Vortex mixer |
References
- Greening, C., et al. Physiology, biochemistry, and applications of F420- and Fo-dependent redox reactions. Microbiology and Molecular Biology Reviews: MMBR. 80 (2), 451-493 (2016).
- Bashiri, G., et al. A revised biosynthetic pathway for the cofactor F420 in prokaryotes. Nature Communications. 10 (1), 451 (2019).
- Grinter, R., Greening, C. Cofactor F420: an expanded view of its distribution, biosynthesis, and roles in bacteria and archaea. FEMS Microbiology Reviews. , (2021).
- Eirich, L. D., Vogels, G. D., Wolfe, R. S. Proposed structure for coenzyme F 420 from methanobacterium. Biochemistry. 17 (22), 4583-4593 (1978).
- Ney, B., et al. The methanogenic redox cofactor F420 is widely synthesized by aerobic soil bacteria. The ISME Journal. 11 (1), 125-137 (2017).
- Braga, D., et al. Metabolic pathway rerouting in Paraburkholderia rhizoxinica evolved long-overlooked derivatives of coenzyme F420. ACS Chemical Biology. 14 (9), 2088-2094 (2019).
- Eirich, L. D., Vogels, G. D., Wolfe, R. S. Distribution of coenzyme F420 and properties of its hydrolytic fragments. Journal of Bacteriology. 140 (1), 20-27 (1979).
- Michaelis, W., et al. Microbial reefs in the Black Sea fueled by anaerobic oxidation of methane. Science. 297 (5583), 1013-1015 (2002).
- Knittel, K., Lösekann, T., Boetius, A., Kort, R., Amann, R. Diversity and distribution of methanotrophic archaea at cold seeps. Applied and Environmental Microbiology. 71 (1), 467-479 (2005).
- Lin, X. -L., White, R. H. Occurrence of Coenzyme F420 and Its y-Monoglutamyl derivative in nonmethanogenic archaebacteria. Journal of Bacteriology. 168 (1), 444-448 (1986).
- Spang, A., et al. The genome of the ammonia-oxidizing Candidatus Nitrososphaera gargensis: insights into metabolic versatility and environmental adaptations. Environmental Microbiology. 14 (12), 3122-3145 (2012).
- Mand, T. D., Metcalf, W. W. Energy conservation and hydrogenase function in methanogenic archaea, in particular the genus Methanosarcina. Microbiology and Molecular Biology Reviews: MMBR. 83 (4), (2019).
- Lupa, B., Hendrickson, E. L., Leigh, J. A., Whitman, W. B. Formate-dependent H2 production by the mesophilic methanogen Methanococcus maripaludis. Applied and Environmental Microbiology. 74 (21), 6584-6590 (2008).
- Kulkarni, G., Mand, T. D., Metcalf, W. W. Energy conservation via hydrogen cycling in the methanogenic archaeon Methanosarcina barkeri. mBio. 9 (4), (2018).
- Purwantini, E., Gillis, T. P., Daniels, L. Presence of F420-dependent glucose-6-phosphate dehydrogenase in Mycobacterium and Nocardia species, but absence from Streptomyces and Corynebacterium species and methanogenic Archaea. FEMS Microbiology Letters. 146 (1), 129-134 (1997).
- Purwantini, E., Daniels, L. Purification of a novel coenzyme F420-dependent glucose-6-phosphate dehydrogenase from Mycobacterium smegmatis. Journal of Bacteriology. 178 (10), 2861-2866 (1996).
- McCormick, J. R. D., Morton, G. O. Identity of cosynthetic factor I of Streptomyces aureofaciens and fragment FO from coenzyme F420 of Methanobacterium species. Journal of the American Chemical Society. 104 (14), 4014-4015 (1982).
- Coats, J. H., Li, G. P., Kuo, M. -S. T., Yurek, D. A. Discovery, production, and biological assay of an unusual flavenoid cofactor involved in lincomycin biosynthesis. The Journal of Antibiotics. 42 (3), 472-474 (1989).
- Bown, L., Altowairish, M. S., Fyans, J. K., Bignell, D. R. D. Production of the Streptomyces scabies coronafacoyl phytotoxins involves a novel biosynthetic pathway with an F420 -dependent oxidoreductase and a short-chain dehydrogenase/reductase. Molecular Microbiology. 101 (1), 122-135 (2016).
- Gurumurthy, M., et al. A novel F(420) -dependent anti-oxidant mechanism protects Mycobacterium tuberculosis against oxidative stress and bactericidal agents. Molecular microbiology. 87 (4), 744-755 (2013).
- Greening, C., et al. Mycobacterial F420H2-dependent reductases promiscuously reduce diverse compounds through a common mechanism. Frontiers in Microbiology. 8, 1000 (2017).
- Mathew, S., Trajkovic, M., Kumar, H., Nguyen, Q. -T., Fraaije, M. W. Enantio- and regioselective ene-reductions using F420H2-dependent enzymes. Chemical Communications. 54 (79), Cambridge, England. 11208-11211 (2018).
- Ney, B., et al. Cofactor tail length modulates catalysis of bacterial F420-dependent oxidoreductases. Frontiers in Microbiology. 8, 1902 (2017).
- Grinter, R., et al. Cellular and structural basis of synthesis of the unique intermediate dehydro-F420-0 in mycobacteria. mSystems. 5 (3), (2020).
- Peck, M. W. Changes in concentrations of coenzyme F420 analogs during batch growth of Methanosarcina barkeri and Methanosarcina mazei. Applied and Environmental Microbiology. 55 (4), (1989).
- Gorris, L. G., vander Drift, C. Cofactor contents of methanogenic bacteria reviewed. BioFactors. 4 (3-4), Oxford, England. 139-145 (1994).
- Bair, T. B., Isabelle, D. W., Daniels, L. Structures of coenzyme F(420) in Mycobacterium species. Archives of Microbiology. 176 (1-2), 37-43 (2001).
- Portillo, M. C., Gonzalez, J. M. Moonmilk deposits originate from specific bacterial communities in Altamira Cave (Spain). Microbial Ecology. 61, (2011).
- Wagner, A. O., et al. Medium preparation for the cultivation of microorganisms under strictly anaerobic/anoxic conditions. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (150), e60155 (2019).
- Lackner, N., Hintersonnleitner, A., Wagner, A. O., Illmer, P. Hydrogenotrophic methanogenesis and autotrophic growth of Methanosarcina thermophila. Archaea. 2018 (5), 1-7 (2018).
- Wagner, A. O., Reitschuler, C., Illmer, P. Effect of different acetate: Propionate ratios on the methanogenic community during thermophilic anaerobic digestion in batch experiments. Biochemical Engineering Journal. 90, 154-161 (2014).
- Wagner, A. O., et al. Sample preparation, preservation, and storage for volatile fatty acid quantification in biogas plants. Engineering in Life Sciences. 17 (2), 132-139 (2017).
- Bashiri, G., Rehan, A. M., Greenwood, D. R., Dickson, J. M. J., Baker, E. N. Metabolic engineering of cofactor F420 production in Mycobacterium smegmatis. PloS one. 5 (12), 15803 (2010).
