Name: Characterizing Mediated Extracellular Electron Transfer in Lactic Acid Bacteria with a Three-Electrode, Two-Chamber Bioelectrochemical System (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-23T14:50:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: 배우세요 Lactiplantibacillus plantarum의 매개 세포외 전자전달을 생물전기화학 시스템으로 특성화하는 방법입니다. 이 기술은 식품 발효 및 바이오센싱 응용에 활용됩니다.

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<meta charset="utf8"></head><body>DHNA를 사용한 Lactiplantibacillus plantarum 의 EET 크로노암페로메트리 분석

<ol><li>TerAvest, M. A., Ajo-Franklin, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transforming+exoelectrogens+for+biotechnology+using+synthetic+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Transforming exoelectrogens for biotechnology using synthetic biology.</a> Biotechnol Bioeng. 113 (4), 687-697 (2016).</li>
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<li>Myers, C. R., Nealson, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+manganese+reduction+and+growth+with+manganese+oxide+as+the+sole+electron+acceptor%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Bacterial manganese reduction and growth with manganese oxide as the sole electron acceptor.</a> Science. 240 (4857), 1319-1321 (1988).</li>
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<li>Zhang, J., Li, F., Liu, D., Liu, Q., Song, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+extracellular+electron+transfer+pathways+of+electroactive+microorganisms+by+synthetic+biology+for+energy+and+chemicals+production%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Engineering extracellular electron transfer pathways of electroactive microorganisms by synthetic biology for energy and chemicals production.</a> Chem Soc Rev. 53 (3), 1375-1446 (2024).</li>
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<li>Logan, B. E., Rabaey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+wastes+into+bioelectricity+and+chemicals+by+using+microbial+electrochemical+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Conversion of wastes into bioelectricity and chemicals by using microbial electrochemical technologies.</a> Science. 337 (6095), 686-690 (2012).</li>
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생전기화학 시스템은 미생물과 전극을 인터페이스하여 세포외 전자 전달(EET) 메커니즘을 조사하고 생체 전기 촉매에 대한 재생 가능한 접근 방식을 제공합니다 1,2,3. 자연적으로 EET를 수행하는 미생물은 외전기원(exoelectrogen)으로 알려져 있으며, 이는 신진대사에서 파생된 전자를 세포 외 말단 전자 수용체(예: 철(수)산화물 및 전극)로 전달합니다1. Geobacter 및 Shewanella 종 4,5에서 처음 특성화된 EET 경로는 이후 많은 박테리아에서 확인되었습니다. 이러한 외전기원은 폐기물 흐름에서 전기 에너지를 생성하고, CO2를 고정하고, 전기 합성을 통해 귀중한 화학 물질을 생산하는 것과 같은 여러 미생물 전기화학 기술에서 중심적인 역할을 합니다 1,6,7,8,9,10,11,12.
이러한 외전기원 중 하나는 그람 양성 젖산 박테리아인 락티플란티바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum)입니다13. L. plantarum은 육류, 시리얼, 야채, 발효 식품 및 음료와 같은 다양한 유형의 식품뿐만 아니라 인간 및 기타 척추 동물의 내장을 포함한 광범위한 환경에 서식하는 유목민 프로바이오틱 박테리아입니다 14,15,16,17. 게놈은 유연한 이종발효 대사를 암호화하여 이러한 다양한 환경에서 성공적인 적응을 가능하게 합니다. 그것은 잘 연구되고 식품 및 건강 산업에서 널리 사용되며 일반적으로 식품 의약국 (Food and Drug Administration)에 의해 안전한 것으로 인정됩니다18,19. 따라서 L. plantarum은 EET 기반 기술을 위한 유용한 플랫폼 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
L. plantarum에 대한 최근 연구에서는 원래 Listeria monocytogenes13,20에서 특징지어지는 복잡한 EET 경로를 암호화하는 다중 유전자 오페론을 확인했습니다. L. plantarum에서 이 오페론에서 합성된 단백질은 전자 매개체로 퀴논 1,4-디하이드록시-2-나프토산(DHNA)을 제공할 때 생전기화학 시스템(BES)에서 EET를 촉진합니다13. 이 경로의 첫 번째 필수 단백질은 NADH를 산화시키고 DHNA를 환원시키는 막결합 NADH-퀴논 산화환원효소(Ndh2)입니다. DHNA는 전극에 직접 전자를 전달하거나 보조 단백질 PplA를 통해 간접적으로 전자를 전달합니다 (그림 1) 13 , 21 , 22 . 최근 연구에 따르면 L. plantarum은 DHNA와 구조적으로 유사한 다른 퀴논을 전자 매개체로 사용할 수도 있습니다. 그러나 L. plantarum은 DHNA 또는 이러한 대체 퀴논을 생산할 수 없으므로 EET가 발생하기 위해서는 매개체가 환경에 외인성으로 존재해야 합니다 13,22,23.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67204/67204fig01.jpg"> 
그림 1: Lactiplantibacillus plantarum EET의 전자 흐름. Ndh2는 NADH에서 퀴논 DHNA로 전자를 전달합니다. 전자는 전극으로 셔틀되어 환원된 퀴논에 의해 직접 또는 부속 단백질 PplA를 통해 간접적으로 전류를 생성합니다. 약어: FAD = Flavin adenine dinucleotide; FMN = 플라빈 모노뉴클레오티드; EET = 세포외 전자 전달; NADH = 환원된 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드; Ndh2 = NADH-퀴논 산화환원효소; DHNA = 1,4- 디 히드 록시 -2- 나프 토산; PplA = 포스포리파제 A. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/67204fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
이 기사에서는 BES 기반 방법을 사용하여 L. plantarum에서 DHNA 매개 EET를 특성화하기 위한 포괄적인 프로토콜을 제공합니다. 3전극, 2챔버 시스템은 박테리아를 작동 전극에 가두어 박테리아에 가해지는 전위를 정밀하게 제어하는 동시에 작동 전극과 상대 전극 사이의 누화를 방지합니다. 당사는 사전 실험 준비, BES 조립, 크로노암페어 측정법(CA) 및 순환 전압전류법(CV)을 활용한 EET 분석, 실험 후 시료 분석을 포함하는 5일에 걸친 포괄적인 프로토콜을 제시합니다. 이 프로토콜은 EET 경로의 메커니즘을 밝히고 전기 발효 및 전기 촉매를 위한 시스템을 구축하는 데 적용할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>1,4-Dihydroxy-2-naphthoic acid (DHNA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>281255-25G</td><td></td></tr><tr><td>1.0mm 직경의 티타늄 와이어</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>045485.BY</td><td>작업 및 카운터 전극</td></tr><tr><td>120-C 알루미늄 산화물 시트 9" x 11"</td> <td>Johnson Abrasives</td><td>10108-15</td><td></td></tr><tr><td>3mL 플라스틱 주사기</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14955457</td><td></td></tr><tr><td>염화은으로 포화된 3M KCl 용액</td><td>Millipore Sigma</td><td>60137-250ML</td><td></td></tr><tr><td>6.35mm 두께의 탄소 펠</td><td>트 Thermo Fisher Scientific</td><td>043200.RF</td><td>16cm로 절단2 라운드</td></tr><tr><td>Ag/AgCl 기준 전극</td><td>CH Instruments</td><td>CH111</td><td></td></tr><tr><td>Air-Tite 프리미엄 피하 주사 바늘</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14-817-102</td><td></td></tr><tr><td>AlK(SO)4 * 12H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>237086-100G</td><td></td></tr><tr><td>구연산암모늄 삼염기</td><td>성 Millipore Sigma</td><td>A1332</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-15R 원심분리기</td><td>Beckman Coulter</td><td>B99517</td><td></td></tr><tr><td>BD 정밀 글라이드 니들, 18G x 1</td>인치 <td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14-826-5G</td><td></td></tr><tr><td>BD 정밀 글라이드 니들, 21 G x 2 인치</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14-821-13N</td><td></td></tr><tr><td>Bel-Art SP Scienceware Cleanware Aqua-Clear Water Condtioner</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>23-278339</td><td></td></tr><tr><td>비오틴</td><td>Millipore Sigma</td><td>B4639</td><td></td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Millipore Sigma</td><td>C4901</td><td></td></tr><tr><td>칼슘 D-(+)-판토텐산</td><td>Millipore 시그마</td><td>1087009</td><td></td></tr><tr><td>카사미노 산</td><td>Millipore Sigma</td><td>2240-OP</td><td></td></tr><tr><td>양이온 교환 막</td><td>Membranes International</td><td>CMI-7000</td><td>BES O-ring</td></tr><tr><td>CoCl2 * 6H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>C8661</td><td></td></tr><tr><td>CuSO4 * 5H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>C8027</td><td>에 맞게 절단</td></tr><tr><td>Cysteine-HCl * H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>30129</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Millipore Sigma</td><td>5439001000</td><td></td></tr><tr><td>DS-11+ 분광 광도계</td><td>Denovix</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>EC-Lab Software</td><td>Biologic</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>ECO E 4 S heating circulator</td><td>Lauda-Brinkmann</td><td>Cat. No. 115 V; 60 Hz : L001191</td><td></td></tr><tr><td>FeSO4 * 7H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>215422</td><td></td></tr><tr><td>엽산</td><td>Millipore Sigma</td><td>F8758</td><td></td></tr><tr><td>H3BO3</td><td>Millipore Sigma</td><td>B6768</td><td></td></tr><tr><td>인슐린 주사기(BD Micro-Fine IV 바늘</td><td>포함) Thermo Fisher Scientific</td><td>14-829-1A</td><td></td></tr><tr><td>락티플란티바실러스 플란타럼 NCIMB8826</td><td>해당 사항 없음</td><td></td><td>참조: Tejedor-Sanz et al., 2022</td></tr><tr><td>락토바실러스 MRS 육수</td><td>HiMedia</td><td>M369</td><td></td></tr><tr><td>M9 육수</td><td>밀리포트 시그마</td><td>63011</td><td></td></tr><tr><td>황산마그네슘 무수</td><td>Millipore Sigma</td><td>208094</td><td></td></tr><tr><td>황산망간 일수화물</td><td>Millipore 시그마</td><td>221287</td><td></td></tr><tr><td>만니톨</td><td>Millipore Sigma</td><td>M1902-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Mettler Toledo FiveEasy 벤치탑 pH 미터</td><td>Hogentogler</td><td>F20-KIT</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2 * 6H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>M9272</td><td></td></tr><tr><td>MgSO4 * 7H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>M2773</td><td></td></tr><tr><td>Millex - GV 0.22 & 마이크로; m PVDF 멤브레인 필터 유닛</td><td>Millipore Sigma</td><td>SLGV004SL</td><td></td></tr><tr><td>MnCl2 * 4H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>203734</td><td></td></tr><tr><td>MnSO4 * H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>221287</td><td></td></tr><tr><td>MOPS</td><td>Millipore Sigma</td><td>M1442</td><td></td></tr><tr><td>N2 가스</td><td>Airgas</td><td>NI UHP300</td><td>필터 사용 전</td></tr><tr><td>Na2MoO4 * 2H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>331058</td><td></td></tr><tr><td>Na2SO4</td><td>Millipore Sigma</td><td>238597</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Millipore Sigma</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Millipore Sigma</td><td>A9434</td><td></td></tr><tr><td>니코틴산</td>, <td>Millipore Sigma</td>, <td>N-0761</td><td></td></tr>, <tr><td>니트릴로트리아세트산(NTA)</td><td>Millipore Sigma</td><td>72560</td><td></td></tr>, <tr><td>p-아미노벤조산,</td><td>Millipore Sigma</td>, <td>P9879</td><td></td></tr>, <tr><td>인산염 완충 식염수, 10x 용액</td><td>, Thermo Fisher Scientific</td><td>BP399-1</td><td></td></tr>, <tr><td>인산칼륨, 이염기성</td><td>Millipore Sigma</td><td>P8281</td><td></td></tr><tr><td>potentiostat</td><td>BioLogic</td><td>VMP-300</td><td></td></tr><tr><td>프로테아제 펩톤 #3</td><td>Bacto</td><td>211693</td><td></td></tr><tr><td>피리독신 HCl</td><td>Millipore 시그마</td><td>P6280</td><td></td></tr><tr><td>리보플라빈</td><td>Millipore 시그마</td><td>555682</td><td></td></tr><tr><td>RO10 마그네틱 교반 막대 플랫폼</td><td>IKA</td><td>3691000</td><td></td></tr><tr><td>아세트산 나트륨 삼수화물</td><td>Millipore Sigma</td><td>935700</td><td></td></tr><tr><td>교반 막대, 달걀 모양의</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>14-512-121</td><td>BES</td></tr><tr><td>Thiamine HCl</td><td>Millipore Sigma</td><td>V-014</td><td></td></tr><tr><td>Thioctic acid (&alpha;-Lipoic acid)</td><td>Millipore Sigma</td><td>T-1395</td><td></td></tr><tr><td>Tryptophan</td><td>Millipore Sigma</td><td>9136</td><td></td></tr><tr><td>Tween80</td><td>Millipore Sigma</td><td>P4780</td><td></td></tr><tr><td>비타민 B12</td><td>Millipore Sigma</td><td>V6629</td><td></td></tr><tr><td>재킷 MCF 세트, 100ml, NW25, 2 x GL14 포트</td><td>Adams & Chittenden Scientific Glass</td><td>NA</td><td>맞춤형</td></tr><tr><td>효모 추출물</td><td>Millipore Sigma</td><td>Y1625</td><td></td></tr><tr><td>ZnSO4 * 7H2O</td><td>Millipore Sigma</td><td>Z0251</td><td></td></tr></tbody></table>

characterizing mediated extracellular electron transfer in lactic acid bacteria with a three-electrode, two-chamber bioelectrochemical system

Characterizing Mediated Extracellular Electron Transfer in Lactic Acid Bacteria with a Three-Electrode, Two-Chamber Bioelectrochemical System

크로노암페로메트리 분석 L. plantarum의 EET는 그림 3에 표시된 크로노암페로메트리(CA) 데이터를 통해 관찰할 수 있으며, 여기서 전류 밀도 추적은 L. plantarum에서 작동 전극으로의 전자 전달을 시각화합니다. 우리는 24시간 동안 Ag/AgCl에 대해 +200mV의 일정한 전위를 유지하면서 시간 대비 전류 밀도(j)를 모니터링했습니다. 교반 전해질 용액에 20μg/mL DHNA를 주입한 후 비생물적 DHNA 산화 스파이크가 관찰된 후 약 8시간 시점에서 132.0 ± 2.47μA/cm2에서 최고조에 달하는 생체 전류 밀도의 급격한 증가가 관찰되었습니다. 반대로, DMSO의 주입은 무시할 수 있는 전류 밀도를 초래했습니다. 이러한 결과는 L. plantarum과 전극 사이의 전자 전달을 촉진하는 데 필요하고 효율적인 매개체로서 DHNA의 중요성을 강조합니다. 사용자는 BES에서 DHNA의 농도를 조정하여 전류 출력을 조정할 수 있습니다. 이전 연구는 또한 L. plantarum이 광범위한 DHNA 농도에 걸쳐 용량 의존적 방식으로 DHNA에 반응하여 0.01 μg / mL13,22의 낮은 DHNA 농도가있는 상태에서 상당한 전류를 생성한다는 것을 나타냅니다.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67204/67204fig03v5.jpg"> 
그림 3: DHNA에 의해 매개된 락티플란티바실러스 플란타럼 EET의 크로노암페로메트리 분석. DHNA(20μg/mL) 또는 DMSO를 mCDM 전해질(pH~ 6.5)에 주입하고 주입 시간을 t = 0으로 식별했습니다. j 는 전류 밀도를 작동 전극 영역의 함수로 나타냅니다. 실험은 탄소 펠트 전극 (16cm2)을 사용하여 200mV 대 Ag / AgCl에서 수행하고 교반했다. 값은 삼중 BES 반응기에서 얻은 평균 ± sd로 표시됩니다. 약어: EET = extracellular electron transfer; DHNA = 1,4- 디 히드 록시 -2- 나프 토산; DMSO = 디메틸 설 폭사이드; mCDM = 만니톨이 포함된 화학적으로 정의된 배지. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/67204fig03largev5.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
순환 전압주사법 해석 L. plantarum에서 DHNA 매개 EET를 추가로 평가하기 위해 DHNA 주입 후 24시간 후에 순환 전압주사법을 실시했습니다. 여기에서는 20μg/mL DHNA가 있는 L. 플란타럼, DMSO가 있는 L. 플란타럼, 20μg/mL DHNA가 있는 배지의 세 가지 조건에 대한 CV 추적을 보여줍니다. 그림 4A에서 볼 수 있듯이, L. 플란타럼을 함유한 반응기에 20μg/mL DHNA가 존재하면 50mV에서 산화 전류가 뚜렷하게 증가했는데, 이는 DMSO만 있을 때는 발생하지 않았습니다. 이러한 데이터는 L. plantarum과 양극 사이의 전자 전달을 촉진하기 위해 산화 환원 매개체 DHNA를 추가하는 것이 필요하다는 것을 확인합니다. L. plantarum + DMSO trace에서 다양한 작은 redox peaks가 관찰되었지만, 이러한 peaks는 media control trace와 유사했으며 mCDM의 redox-active 성분에 기인할 가능성이 높습니다(보충 그림 S1). 그림 4B에서는 생물 조건(L. plantarum + DHNA)과 비생물적 조건(Media + DHNA)에서 DHNA의 미량을 비교했습니다. 두 미량 모두 50mV 부근에서 뚜렷한 DHNA 산화 피크를 나타냈지만, 생물 조건에서만 50mV를 초과하는 전류의 지속적인 증가를 관찰했습니다. 촉매 피크는 300mV에서 129μA/cm2의 전류 밀도에 도달했으며, 이는 비생물적 미량에 비해 256% 증가를 나타냅니다. 이 turnover CV 프로파일은 미생물 EET27의 특징으로, 양극에서 DHNA가 산화된 후 전자원(만니톨)이 있는 상태에서 L. plantarum 세포에 의한 DHNA의 재환원을 나타냅니다. 또한, 비생물적 미량은 -240 mV 및 -180 mV 부근의 새로운 산화 피크를 나타냈습니다. 이전 연구에 따르면 이러한 피크의 출현은 DHNA가 ACNQ (2- 아미노 -3- 카르복시 -1,4- 나프토 퀴논) 21 , 28로 분해되기 때문일 수 있습니다. 당사는 생물 미량에서 이러한 피크를 관찰하지 못했으며, 이는 L. 플란타럼 세포와 DHNA의 상호 작용이 DHNA를 안정화하고 분해를 방지할 수 있음을 나타냅니다. 주목해야 할 점은 20μg/mL DHNA가 있는 배지에 대한 24시간 추적이 세포를 추가하지 않고 이 프로토콜에 따라 별도로 수행되었다는 것입니다.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67204/67204fig04.jpg"> 
그림 4: 대표적인 순환 전압전류법 트레이스. 모든 CV 실험은 용액을 교반하는 동안 2mV/s의 스캔 속도로 탄소 펠트(16cm2)를 작업 전극으로 사용하여 mCDM에서 수행되었습니다. (A) t = 24h에서 DHNA(20μg/mL) 또는 DMSO를 사용한 Lactiplantibacillus plantarum 에 대한 CV 추적.(B) t = 24h에서 L. plantarum (생물 조건) 또는 mCDM(비생물적 조건)에서 20μg/mL DHNA의 CV 추적. 약어: CV = 순환 전압주사법; mCDM = 만니톨이 포함된 화학적으로 정의된 배지; DHNA = 1,4- 디 히드 록시 -2- 나프 토산; DMSO = 디메틸 설폭사이드. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/67204fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
pH 분석 L. plantarum의 EET 활성은 24시간 동안 pH를 현저하게 떨어뜨렸습니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 DHNA에 노출된 L. plantarum의 평균 샘플 pH는 3.33 ± 0.01(p = 6.85 × 10-6, n = 3)로 떨어졌고, DMSO에 노출된 L. plantarum의 평균 샘플 pH는 6.50 ± 0.06(p = 0.0409, n = 3)으로 떨어졌습니다. 이전 연구에서 나타난 바와 같이, 이러한 감소는 L. plantarum이 EET13을 수행할 때 발생하는 발효 대사의 증가에 기인합니다. L. plantarum은 일반적으로 해당과정(glycolysis) 및 발효 경로를 통해 만니톨을 대사하며, 이는 아세테이트(acetate), 젖산염(lactate) 및 에탄올(ethanol)을 최종 발효 산물로 생산하고 기질 수준의 인산화(phosphorylation)를 통해 ATP를 생성합니다29. EET 조건에서 발효를 통한 대사 흐름이 증가하여 BES 매체에서 최종 발효 생성물의 생산이 증가합니다13. 이러한 대사 변화로 인해 DMSO 대조 반응기에 비해 DHNA가 있는 반응기에서 매체 pH가 더 빠르게 떨어집니다.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67204/67204fig05.jpg"> 
그림 5: 락티플란티바실러스 플란타럼 생전기화학 시스템의 pH 분석. 샘플은 크로노암페어 측정 동안 t = 0 및 t = 24시간에 수집되었습니다. 값은 삼중 BES 반응기에서 얻은 평균 ± sd로 표시됩니다. 유의성은 단측 t-검정에 의해 결정되었습니다. DHNA: P-값 = 6.85 × 10-6. DMSO: p-값 = 0.0409. 약어 : DHNA = 1,4- 디 히드 록시 -2- 나프 토산; DMSO = 디메틸 설폭사이드. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/67204fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 1: mMRS 배지 제조를 위한 성분24. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/67204_Table%201_%20mMRS%20recipe.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 2: mCDM 매체 준비를 위한 성분. 이 표는 Tejedor-Sanz et al.13 및 Aumiller et al.25에서 발췌한 것입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/67204_Table%202_%20mCDM%20recipe.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 3: M9 매체 준비를 위한 성분. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/Table%203_%20M9%20Media.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 4: OCV, CA 및 CV 기술에 대한 EC-Lab 매개변수 설정. 약어: OCV = 개방 회로 전압; CA = 크로노암페로메트리; CV = 순환 전압전류법. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/Table%204_EC-Lab%20Parameter%20Settings.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
보충 그림 S1: DMSO 및 mCDM만 사용한 Lactiplantibacillus plantarum 의 대표적인 순환 전압주사법 흔적. t = 24 h에서 DMSO를 사용하고 t = 0 h에서 mCDM을 단독으로 사용하는 L. plantarum 에 대한 CV 추적. 모든 CV 실험은 용액을 교반하는 동안 2mV / s의 스캔 속도로 탄소 펠트 (16cm2)를 작동 전극으로 사용하여 수행되었습니다. 약어: CV = 순환 전압주사법; mCDM = 만니톨이 포함된 화학적으로 정의된 배지; DHNA = 1,4- 디 히드 록시 -2- 나프 토산; DMSO = 디메틸 설폭사이드. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67204/JoVE_SupplementalFig1.zip" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

Many bacteria perform extracellular electron transfer (EET), whereby electrons are transferred from the cell to an extracellular terminal electron ...

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Research

연구

JoVE Journal

Biochemistry

생화학

출처: Okamoto, A. 외. 현장에서 양극 호흡 박테리아를 풍부하게 만들기 위한 자체 전기화학 장치. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 현장 전기화학 시스템을 사용해 자연 저장소에서 양극호흡 박테리아(ARB)를 농축하는 과정을 보여줍니다. 산화환원 구배는 양극을 산소가 없는 깊은 물에, 음극을 산소가 풍부한 표면수에 두어 설정합니다. ARB는 바이오필름을 형성하고 전자를 양극으로 전달하며, 양극은 산소가 환원되어 전류를 생성합니다. 양극은 후류 분석을 위해 혐기성 조건에서 수집됩니다.

현장 전기화학 시스템을 이용한 양극 호흡 박테리아 농축

출처: Tokunou, Y. 외, Shewanella oneidensis MR-1에서 세포 외부 전자 전달에 미치는 중수소 동위원소 효과의 전기화학적 검출. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 전극 표면에서 바이오필름 형성을 시뮬레이션하기 위해 설계된 전기화학 반응기 모델의 조립 및 작동을 시연합니다. 제어된 전기화학 자극은 미생물 부착을 촉진하여 박테리아 단일층 바이오필름의 점진적 발달로 이어집니다.

전기화학 반응기를 이용한 박테리아 단층 바이오필름 개발

전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 유가식 반응기에서 양극 전기활성 미생물 생물막의 시간amperometric 성장이 입증되었습니다. 세포외 전자 전달은 전자 공여체가 있는 경우와 전자 공여체가 없는 경우 순환 전압전류법을 사용하여 특성화됩니다. 기본적인 데이터 분석이 입증됩니다.

폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

우리는 전기화학 및 생전기화학 시스템을 사용하여 암모늄이 풍부한 흐름에서 암모늄을 추출하는 것을 보여줍니다. 반응기 설정, 작동 및 데이터 분석에 대해 설명합니다.

전기 및 Bioelectrochemically 유도 암모늄 복구

살아있는 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 측정 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송

여기 선물이 전체 셀 전기 화학 실험 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 복잡 한 외부 막 한다 통해 extracellular 전자 전송의 속도를 양성자 수송의 기여를 공부 하는 프로토콜.

전기 화학 탐지의 중수소 활동적인 동위 원소 효과 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 세포 외 전자 전송에

현장 미생물 농축 또는 제자리에서 재배 기술을 낮은 바이오 매스 geochemically 극단적인 환경에서 특히 어려운 문화 미생물 taxa의 절연 용이 하 게 수 있습니다. 여기, extracellular 전자 전송 (동유럽 표준시) 수 있는 미생물 긴장을 풍부 하 게 하는 외부 전원 공급 장치를 사용 하지 않고 전기 설정을 설명 합니다.

현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정

여기에서는 유기 전기화학 트랜지스터(OECT)를 사용하여 Shewanella oneidensis 의 세포외 전자 전달(EET) 활성을 전기 신호로 변환하는 프로토콜을 제시합니다. 하이브리드 OECT 시스템은 향상된 견고성, 감도 및 신속한 고처리량 테스트 가능성을 제공하여 EET 측정을 위한 효과적인 도구입니다.

유기 전기화학 트랜지스터를 이용한 세포외 전자 전달 활동의 번역

본에 설명된 프로토콜은 2-클로로에틸포스폰산(CEPA)을 활용하여 박테리아 에틸렌 반응의 편리한 조사를 용이하게 합니다.  에틸렌은 수성 박테리아 성장 매체에서 CEPA의 분해를 통해 현장에서 생산되며, 순수한 에틸렌 가스에 대한 요구 사항을 우회합니다.

도구로 에틸렌 방출 화합물, 2- 클로로 에틸 산을 활용하여 박테리아의 에틸렌 응답을 공부하기

Biopanning 세균 디스플레이 라이브러리는 항 체에 대 한 강력한 대안 펩 티 드 선호도 시 약의 발견에 대 한 검증 된 기술입니다. 여기에 반자동된 정렬 방법 biopanning 잘못 된 반응의 발생을 감소 간소화 했다. 여기 우리가 생각 과정 및 후보자를 평가 하 고 최소화 다운스트림 분석에 적용 되는 기술을 설명 합니다.

펩 티 드 선호도 시 약 검색 및 분석 결과 분리의 세균성 디스플레이 라이브러리의 반자동된 Biopanning

배우세요 Lactiplantibacillus plantarum의 매개 세포외 전자전달을 생물전기화학 시스템으로 특성화하는 방법입니다. 이 기술은 식품 발효 및 바이오센싱 응용에 활용됩니다.

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