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Merck

H2-independent growth of the hydrogenotrophic methanogen Methanococcus maripaludis.

mBio (2013-02-28)
Kyle C Costa, Thomas J Lie, Michael A Jacobs, John A Leigh
ZUSAMMENFASSUNG

Hydrogenotrophic methanogenic Archaea require reduced ferredoxin as an anaplerotic source of electrons for methanogenesis. H(2) oxidation by the hydrogenase Eha provides these electrons, consistent with an H(2) requirement for growth. Here we report the identification of alternative pathways of ferredoxin reduction in Methanococcus maripaludis that operate independently of Eha to stimulate methanogenesis. A suppressor mutation that increased expression of the glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate:ferredoxin oxidoreductase resulted in a strain capable of H(2)-independent ferredoxin reduction and growth with formate as the sole electron donor. In this background, it was possible to eliminate all seven hydrogenases of M. maripaludis. Alternatively, carbon monoxide oxidation by carbon monoxide dehydrogenase could also generate reduced ferredoxin that feeds into methanogenesis. In either case, the reduced ferredoxin generated was inefficient at stimulating methanogenesis, resulting in a slow growth phenotype. As methanogenesis is limited by the availability of reduced ferredoxin under these conditions, other electron donors, such as reduced coenzyme F(420), should be abundant. Indeed, when F(420)-reducing hydrogenase was reintroduced into the hydrogenase-free mutant, the equilibrium of H(2) production via an F(420)-dependent formate:H(2) lyase activity shifted markedly toward H(2) compared to the wild type. Hydrogenotrophic methanogens are thought to require H(2) as a substrate for growth and methanogenesis. Here we show alternative pathways in methanogenic metabolism that alleviate this H(2) requirement and demonstrate, for the first time, a hydrogenotrophic methanogen that is capable of growth in the complete absence of H(2). The demonstration of alternative pathways in methanogenic metabolism suggests that this important group of organisms is metabolically more versatile than previously thought.

MATERIALIEN
Produktnummer
Marke
Produktbeschreibung

Sigma-Aldrich
Ameisensäure, reagent grade, ≥95%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ameisensäure, ACS reagent, ≥96%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Ammoniumformat, eluent additive for LC-MS, LiChropur, ≥99.0%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniumformat, reagent grade, 97%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniumformat, ≥99.995% trace metals basis
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ameisensäure, ACS reagent, ≥88%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumformiat, ACS reagent, ≥99.0%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniumformiat -Lösung, BioUltra, 10 M in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniumformat, BioUltra, ≥99.0% (calc. based on dry substance, NT)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumformiat, reagent grade, 97%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Kaliumformiat, ReagentPlus®, 99%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ameisensäure, ≥95%, FCC, FG
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumformiat, BioUltra, ≥99.0% (NT)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Cäsiumformiat, 98%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Calciumformat, BioUltra, ≥99.0% (T)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumformiat, 99.998% trace metals basis
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Natriumformiat-13C, 99 atom % 13C
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ameisensäure -Lösung, BioUltra, 1.0 M in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Calciumformat, TraceCERT®, Manufactured by: Sigma-Aldrich Production GmbH, Switzerland
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Thallium(I)-formiat, 97%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Kaliumformiat, BioUltra, ≥99.0% (NT)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.