生物电化学系统对运动发酵单胞菌代谢的影响

作者：张家威; 王亮; 爱赛姆克热尼; 吴双双; 刘晨光^*

来源：生物工程学报, 2022, 38(07): 2513-2522.

DOI：10.13345/j.cjb.210296

• 运动发酵单胞菌
• 生物电化学系统
• 转录组
• 代谢
• 电子传递

生物电化学系统能促进微生物与电极间的相互作用，从而改变微生物的代谢状态。本工作为研究运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)在电环境中的代谢表现，在外接3V电源的H型电化学发酵装置中测试了其发酵效能。结果表明，相比于无电压的对照，阳极甘油产量上升24%，阴极葡萄糖消耗上升16%，产物乙醇和琥珀酸的产量也分别上升13%和8%。转录组分析表明，代谢物的显著改变归因于电环境导致的有机酸代谢、氧化还原平衡、电子传递等通路的改变。从表达差异显著的基因中挑选了代表胞内氧化还原平衡、生物膜形成和电子传递的3个基因ZMO1060(编码超氧化物歧化酶)、ZMO0401(编码二鸟苷酸磷酸二酯酶)和ZMO1819(编码固氮蛋白)进行验证，结果表明过表达ZMO1060和ZMO1819能够更显著地改变生物电化学系统中Z. mobilis的代谢。本工作为应用生物电化学系统调控微生物代谢物生产提供了参考。

• 单位
  生命科学技术学院; 生物工程学院; 上海交通大学; 大连工业大学; 微生物代谢国家重点实验室