大肠杆菌可胞外呼吸

2025-06-24 微生物遗传与工程生物学 等3家媒体报道 科研进展

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最新研究发现，大肠杆菌可通过2-羟基-1,4-萘醌（HNQ）介导的细胞外电子传递（EET）在阳极表面进行厌氧呼吸与生长。这项由美国莱斯大学Caroline M. Ajo-Franklin等人发表在Cell上的研究揭示了大肠杆菌潜在的新型能量代谢方式，突破了传统认知中其依赖发酵的局限。研究团队通过基因组编辑、电化学和系统生物学方法，构建了一系列突变株，证实NADH是HNQ还原的关键电子供体，且细胞质硝基还原酶NfsB/NfsA介导HNQ的氧化还原循环。转录组分析显示，HNQ处理激活了氧化应激响应及三羧酸循环相关基因。此外，适应性进化筛选出OmpC的D126V突变株，其EET电流密度显著提升，葡萄糖消耗与生物量积累增加。通量平衡分析表明，EET比发酵多产生30% ATP，并通过优先分泌乙酸优化能量利用。该研究首次证实大肠杆菌存在不依赖经典电子传递链的细胞外呼吸代谢，为生物电催化、碳捕获等提供了理论基础，也为解析微生物-环境电子交换机制开辟了新方向。（摘要由动脉网AI生成）