산화중수소를 이용한 미생물 전자 수송에 대한 동위원소 효과 측정

초록

출처: Tokunou, Y., et al, Shewanella oneidensis MR-1의 세포외 전자 수송에 대한 중수소 동위원소 효과의 전기화학적 검출. J. Vis. 경험. (2018년)

이 비디오는 양성자 전달이 전기 활성 박테리아의 세포외 전자 전달(EET)에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위한 전체 세포 전기화학적 방법을 보여줍니다. 이 방법은 산화중수소를 사용하여 양성자를 중수소로 대체함으로써 전류의 변화를 측정하여 운동 동위원소 효과를 밝히고 전자 흐름을 조절하는 양성자 운동의 역할을 강조합니다.

프로토콜

1. EET 공정에서 KIE를 측정하기 위한 중수소수 추가(그림 1)
   1. Shewanella oneidensis MR-1의 단층 생물막에서 현재 생산량이 안정적이고 빠르게 증가하지 않는지 확인합니다. 전류가 가파르게 증가하면 전류가 10분에 걸쳐 5% 증가 내에서 안정화될 때까지 기다리십시오. 100μM 안트라퀴논-1-설포네이트(α-AQS)와 같은 셔틀링 전자 매개체를 추가합니다.
      메모: 다른 미생물 균주의 오염 없이 인듐 주석 도핑 산화물(ITO) 전극에서 단층 생물막의 형성은 rDNA 서열과 ITO 전극에 있는 생물막의 주사 전자 현미경 이미지에 의해 확인되었습니다. EET 공정에 의한 속도 제한을 확인하려면 100μM 안트라퀴논-1-설포네이트(α-AQS)와 같은 셔틀링 전자 매개체를 추가하는 효과를 모니터링합니다.
   2. 반응기에서 농도가 0.5%(v/v) D₂O가 되도록 주사기를 사용하여 전기화학 반응기에 40μL의 무산소 50%(v/v) D₂O를 추가합니다.
      메모: D₂O 첨가에 의한 생물막 손상을 방지하려면 D₂O 드롭 방향으로 주입하십시오.
   3. 전류가 안정화될 때까지 기다린 다음 D₂O를 최대 4.0%(v/v)까지 추가합니다.
      메모: KIE 값(D₂O 및 H₂O가 있는 경우 현재 생산량의 비율)을 얻으려면 동일한 양의 H₂O 첨가가 현재 생산량에 미치는 영향을 확인하십시오.

결과

그림 1 : S. oneidensis MR-1의 단층 생물막에서 현재 생산에 대한 D₂O 첨가의 효과. 10mM 젖산염(a), 추가 100μM 안트라퀴논-1-설포네이트(α-AQS)(b) 또는 추가 2μM 플라빈 모노뉴클레오티드(FMN)(c)를 포함하는 전기화학 시스템에서 S. oneidensis MR-1의...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
인듐 주석 도핑 산화물(ITO) 전극	지오마텍	제0001호	작동 전극으로 사용, 5Ω/sq
Ag/AgCl KCl 포화 전극	호쿠토 덴코	HX-R5 시리즈	기준 전극으로 사용, Φ0.30mm
백금 와이어	닐라코 협동조합	PT-351325	상대 전극으로 사용
안트라퀴논-1-설포네이트(α-AQS)	TCI	A1428
온열 순환기	하나로	TR-1A	전기화학 반응기의 온도 유지에 사용
산화중수소(D, 99.9%)	케임브리지 동위원소 연구소, Inc.	DLM-4-PK	동위원소 효과 실험용 첨가제