Quinone extraction drives atmospheric carbon monoxide oxidation in bacteria
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Diverse bacteria and archaea use atmospheric carbon monoxide (CO) as an energy source during long-term survival. This process enhances the biodiversity of soil and marine ecosystems globally and removes 250 million tonnes of a toxic, climate-relevant pollutant from the atmosphere each year. Bacteria use [MoCu]-carbon monoxide dehydrogenases (Mo-CODH) to convert CO to carbon dioxide, then transfer the liberated high-energy electrons to the aerobic respiratory chain. However, given no high-affinity Mo-CODH has been purified, it is unknown how these enzymes oxidise CO at low concentrations and interact with the respiratory chain. Here we resolve these knowledge gaps by analysing Mo-CODH (CoxSML) and its hypothetical partner CoxG from Mycobacterium smegmatis . Kinetic and electrochemical analyses show purified Mo-CODH is a highly active high-affinity enzyme ( K m = 139 nM, k cat = 54.2 s -1 ). Based on its 1.85 Å resolution cryoEM structure, Mo-CODH forms a CoxSML homodimer similar to characterised low-affinity homologs, but has distinct active site coordination and narrower gas channels that may modulate affinity. We provide structural, biochemical, and genetic evidence that Mo-CODH transfers CO-derived electrons to the aerobic respiratory chain via the membrane-bound menaquinone-binding protein CoxG. Consistently, CoxG is required for CO-driven respiration, extracts menaquinone from mycobacterial membranes, and binds quinones in a hydrophobic pocket. Finally, we show that Mo-CODH and CoxG genetically and structurally associate in diverse bacteria and archaea. These findings reveal the basis of a biogeochemically and ecologically important process, while demonstrating that the newly discovered process of long-range quinone transport is a general mechanism of energy conservation, which convergently evolved on multiple occasions.
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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) | 0,000 | 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 ».