Mechanisms of magnetic sensing and regulating extracellular electron transfer of electroactive bacteria under magnetic fields

硫化地杆菌 地杆菌 电子转移 生物物理学 电子传输链 化学 细胞生物学 周质间隙 生物膜 生物化学 生物 细菌 基因 遗传学 大肠杆菌 有机化学
作者
Huihui Zhou,Xianwen Xuanyuan,Xiaowei Lv,Jing Wang,Kun Feng,Chuan Chen,Jun Ma,Defeng Xing
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier]
卷期号:895: 165104-165104 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.165104
摘要

Electroactive bacteria can display notable plasticity in their response to magnetic field (MF), which prompted bioelectrochemical system as promising candidates for magnetic sensor applications. In this study, we explored the sensing and stimulatory effect of MF on current generation by Geobacter sulfurreducens, and elucidated the related molecular mechanism at the transcriptomic level. MF treatment significantly enhanced electricity generation and overall energy efficiency of G. sulfurreducens by 50 % and 22 %, respectively. The response of current to MFs was instantaneous and reversible. Cyclic voltammetry analysis of the anode biofilm revealed that the redox couples changed from −0.31 to −0.39 V (vs. Ag/AgCl), suggesting that MFs could alter electron transfer related components. Differential gene expression analysis further verified this hypothesis, genes associated with electron transfer were upregulated in G. sulfurreducens under MF treatment relative to the control group, specifically, genes encoding periplasmic c-type cytochromes (ppcA and ppcD), outer membrane cytochrome (omcF, omcZ, omcB), pili (pilA-C, pilM, and pilV2), and ribosome. The enhanced bacterial extracellular electron transfer process was also linked to the overexpression of the NADH dehydrogenase I subunit, the ABC transporter, transcriptional regulation, and ATP synthase. Overall, our findings shed light on the molecular mechanism underlying the effects of magnetic field stimuli on EAB and provide a theoretical basis for its further application in magnetic sensors and other biological system.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
田様应助WJ采纳,获得10
刚刚
欣喜的薯片完成签到 ,获得积分10
1秒前
陈正军完成签到,获得积分10
2秒前
7秒前
xczhu完成签到,获得积分10
9秒前
CHEM_XIE完成签到,获得积分10
9秒前
不吃了完成签到 ,获得积分10
10秒前
八硝基立方烷完成签到,获得积分0
11秒前
WJ发布了新的文献求助10
12秒前
风中的博完成签到 ,获得积分10
12秒前
zhang完成签到 ,获得积分10
12秒前
大大完成签到 ,获得积分10
13秒前
jixuchance完成签到,获得积分10
15秒前
影像大侠完成签到,获得积分10
15秒前
白文博完成签到 ,获得积分10
16秒前
眼睛大智宸完成签到,获得积分10
18秒前
瘦瘦怜阳完成签到,获得积分20
18秒前
20秒前
奋斗跳跳糖完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
白菜发布了新的文献求助10
23秒前
peterlzb1234567完成签到,获得积分10
24秒前
yzl科研爱我完成签到,获得积分10
27秒前
zerocoke92发布了新的文献求助10
28秒前
qaplay完成签到 ,获得积分0
29秒前
发嗲的慕蕊完成签到 ,获得积分10
30秒前
Heidi完成签到 ,获得积分10
30秒前
和平使命应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
天天应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
和平使命应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
31秒前
xuedan3000完成签到 ,获得积分10
32秒前
guoguo完成签到 ,获得积分10
33秒前
Jeffrey完成签到,获得积分10
35秒前
乌苏完成签到 ,获得积分10
35秒前
drz完成签到 ,获得积分10
36秒前
arya完成签到,获得积分10
37秒前
甜甜的以筠完成签到 ,获得积分10
38秒前
慧海拾穗完成签到 ,获得积分10
39秒前
高分求助中
Aspects of Babylonian celestial divination : the lunar eclipse tablets of enuma anu enlil 1500
中央政治學校研究部新政治月刊社出版之《新政治》(第二卷第四期) 1000
Hopemont Capacity Assessment Interview manual and scoring guide 1000
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
Mantids of the euro-mediterranean area 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
Insecta 2. Blattodea, Mantodea, Isoptera, Grylloblattodea, Phasmatodea, Dermaptera and Embioptera 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 内科学 物理 纳米技术 计算机科学 基因 遗传学 化学工程 复合材料 免疫学 物理化学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3434856
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3032180
关于积分的说明 8944456
捐赠科研通 2720147
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1492192
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 689725
邀请新用户注册赠送积分活动 685862