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Effect of ethanol on the increase of H2 production of Rhodobacter sphaeroides under photoheterotrophic conditions

초록/요약

Purple non-sulfur bacteria인 Rhodobacter sphaeroides는 광혐기 조건에서 질소고정효소에 의해 수소가스를 발생시킨다. Succinate와 암모늄 이온이 주탄소원과 질소원인 배지에 에탄올을 0.5% (5 μl/ml medium)로 첨가할 경우, 최대 수소 축적량이 약 30~40% 이상 증가되었다. 이와 같은 에탄올 효과는 암모늄 이온이 없을 때에는 관찰되지 않았다. 에탄올은 실험 조건에서 탄소원으로 쓰이지 않았으며, 에탄올 존재 시 세포의 succinate와 암모늄 이용 정도는 영향 받지 않았다. Nitrogenase 활성은 에탄올 존재 시 약 40% 높아졌으며 이는 동일한 조건에서 약 20~30% 높아진 nifH의 전사 증진을 통해 조절된 것으로 확인되었다. 흥미롭게 glnB의 전사가 에탄올 존재 시 유사한 정도로 증진되었으며 glnB 변이주에서는 에탄올 효과가 관찰되지 않았다. 그러므로 에탄올 효과는 glnB의 발현 증가와 이를 통한 nifHDK operon의 발현 증가에 의한 것으로 추정한다.

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초록/요약

Rhodobacter sphaeroides evolves H2 by nitrogenase under photoheterotrophic growth conditions. The maximum accumulation level of H2 increases by 30~40% when the culture medium, in which succinate and ammonium ion are the major carbon and nitrogen sources, is supplemented with ethanol (5 μl/ml medium). Such an effect by ethanol is not observed in the medium without ammonium ion. Ethanol is not used as a carbon source under the conditions examined, and the utilizations of succinate and ammonium ions by the cells are not affected by ethanol. The nitrogenase activity in the presence of ethanol is ~40% higher compared with that determined in its absence. The nitrogenase expression appears to be regulated at the level of nif transcription since 20 to 30% increase in the β-galactosidase activity of nifH-lacZ fusion is reproducibly observed in the presence of ethanol. Interestingly, glnB transcription is also similarly increased under the same conditions, and the ethanol effect is not observed in glnB mutant. Thus, the ethanol effect appears to be exerted through the increase of the glnB expression, which subsequently elevates the transcription of nifHDK operon coding for nitrogenase complex in a manner that remains to determine.

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