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Revealing formate production from carbon monoxide in wild type and mutants of Rnf- and Ech-containing acetogens, Acetobacterium woodii and Thermoanaerobacter kivui.
Microbial Biotechnology ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-09-21 , DOI: 10.1111/1751-7915.13663 Fabian M Schwarz 1 , Sarah Ciurus 1 , Surbhi Jain 1 , Christoph Baum 2 , Anja Wiechmann 1 , Mirko Basen 2 , Volker Müller 1
Microbial Biotechnology ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-09-21 , DOI: 10.1111/1751-7915.13663 Fabian M Schwarz 1 , Sarah Ciurus 1 , Surbhi Jain 1 , Christoph Baum 2 , Anja Wiechmann 1 , Mirko Basen 2 , Volker Müller 1
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Acetogenic bacteria have gained much attraction in recent years as they can produce different biofuels and biochemicals from H2 plus CO2 or even CO alone, therefore opening a promising alternative route for the production of biofuels from renewable sources compared to existing sugar‐based routes. However, CO metabolism still raises questions concerning the biochemistry and bioenergetics in many acetogens. In this study, we focused on the two acetogenic bacteria Acetobacterium woodii and Thermoanaerobacter kivui which, so far, are the only identified acetogens harbouring a H2‐dependent CO2 reductase and furthermore belong to different classes of ‘Rnf’‐ and ‘Ech‐acetogens’. Both strains catalysed the conversion of CO into the bulk chemical acetate and formate. Formate production was stimulated by uncoupling the energy metabolism from the Wood–Ljungdahl pathway, and specific rates of 1.44 and 1.34 mmol g−1 h−1 for A. woodii ∆rnf and T. kivui wild type were reached. The demonstrated CO‐based formate production rates are, to the best of our knowledge, among the highest rates ever reported. Using mutants of ∆hdcr, ∆cooS, ∆hydBA, ∆rnf and ∆ech2 with deficiencies in key enzyme activities of the central metabolism enabled us to postulate two different CO utilization pathways in these two model organisms.
中文翻译：
揭示野生型和含 Rnf 和 Ech 产乙酸菌、伍氏醋杆菌和基伍热厌氧杆菌的突变体中一氧化碳产生甲酸。
近年来，产乙酸细菌受到了广泛关注，因为它们可以从 H 2加 CO 2甚至仅用 CO 生产不同的生物燃料和生化产品，因此与现有的糖基路线相比，为利用可再生资源生产生物燃料开辟了一条有前景的替代路线。然而，二氧化碳代谢仍然引发了许多产乙酸菌的生物化学和生物能学问题。在这项研究中，我们重点研究了两种产乙酸菌：伍氏醋杆菌和基伍热厌氧杆菌，它们是迄今为止唯一被鉴定的具有 H 2依赖性 CO 2还原酶的产乙酸菌，并且属于不同类别的“Rnf”和“Ech”产乙酸菌'。两种菌株都催化 CO 转化为大量化学物质乙酸盐和甲酸盐。通过将能量代谢与 Wood-Ljungdahl 途径解偶联来刺激甲酸盐的产生， A. woodii Δrnf和T. kivui野生型的比速率达到 1.44 和 1.34 mmol g −1 h −1 。据我们所知，所证明的基于二氧化碳的甲酸盐生产率是有史以来报道的最高生产率之一。使用中央代谢关键酶活性缺陷的Δhdcr 、 ΔcooS 、 ΔhydBA 、 Δrnf和Δech2突变体使我们能够假设这两种模型生物体中存在两种不同的 CO 利用途径。
更新日期：2020-10-05
中文翻译：
揭示野生型和含 Rnf 和 Ech 产乙酸菌、伍氏醋杆菌和基伍热厌氧杆菌的突变体中一氧化碳产生甲酸。
近年来，产乙酸细菌受到了广泛关注，因为它们可以从 H 2加 CO 2甚至仅用 CO 生产不同的生物燃料和生化产品，因此与现有的糖基路线相比，为利用可再生资源生产生物燃料开辟了一条有前景的替代路线。然而，二氧化碳代谢仍然引发了许多产乙酸菌的生物化学和生物能学问题。在这项研究中，我们重点研究了两种产乙酸菌：伍氏醋杆菌和基伍热厌氧杆菌，它们是迄今为止唯一被鉴定的具有 H 2依赖性 CO 2还原酶的产乙酸菌，并且属于不同类别的“Rnf”和“Ech”产乙酸菌'。两种菌株都催化 CO 转化为大量化学物质乙酸盐和甲酸盐。通过将能量代谢与 Wood-Ljungdahl 途径解偶联来刺激甲酸盐的产生， A. woodii Δrnf和T. kivui野生型的比速率达到 1.44 和 1.34 mmol g −1 h −1 。据我们所知，所证明的基于二氧化碳的甲酸盐生产率是有史以来报道的最高生产率之一。使用中央代谢关键酶活性缺陷的Δhdcr 、 ΔcooS 、 ΔhydBA 、 Δrnf和Δech2突变体使我们能够假设这两种模型生物体中存在两种不同的 CO 利用途径。
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