Increasing the metabolic capacity of Escherichia coli for hydrogen production through heterologous expression of the Ralstonia eutropha SH operon
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Fermentative hydrogen production is an attractive means for the sustainable production of this future energy carrier but is hampered by low yields. One possible solution is to create, using metabolic engineering, strains which can bypass the normal metabolic limits to substrate conversion to hydrogen. Escherichia coli can degrade a variety of sugars to hydrogen but can only convert electrons available at the pyruvate node to hydrogen, and is unable to use the electrons available in NADH generated during glycolysis. RESULTS: Here, the heterologous expression of the soluble [NiFe] hydrogenase from Ralstonia eutropha H16 (the SH hydrogenase) was used to demonstrate the introduction of a pathway capable of deriving substantial hydrogen from the NADH generated by fermentation. Successful expression was demonstrated by in vitro assay of enzyme activity. Moreover, expression of SH restored anaerobic growth on glucose to adhE strains, normally blocked for growth due to the inability to re-oxidize NADH. Measurement of in vivo hydrogen production showed that several metabolically engineered strains were capable of using the SH hydrogenase to derive 2 mol H2 per mol of glucose consumed, close to the theoretical maximum. CONCLUSION: Previous introduction of heterologous [NiFe] hydrogenase in E. coli led to NAD(P)H dependent activity, but hydrogen production levels were very low. Here we have shown for the first time substantial in vivo hydrogen production by a heterologously expressed [NiFe] hydrogenase, the soluble NAD-dependent H2ase of R. eutropha (SH hydrogenase). This hydrogenase was able to couple metabolically generated NADH to hydrogen production, thus rescuing an alcohol dehydrogenase (adhE) mutant. This enlarges the range of metabolism available for hydrogen production, thus potentially opening the door to the creation of greatly improved hydrogen production. Strategies for further increasing yields should revolve around making additional NADH available.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».