J 2020

A Model of Aerobic and Anaerobic Metabolism of Hydrogen in the Extremophile Acidithiobacillus ferrooxidans

KUČERA, Jiří, Jan LOCHMAN, Pavel BOUCHAL, Eva PAKOSTOVA, Kamil MIKULÁŠEK et. al.

Základní údaje

Originální název

A Model of Aerobic and Anaerobic Metabolism of Hydrogen in the Extremophile Acidithiobacillus ferrooxidans

Autoři

KUČERA, Jiří (203 Česká republika, garant, domácí), Jan LOCHMAN (203 Česká republika, domácí), Pavel BOUCHAL (203 Česká republika, domácí), Eva PAKOSTOVA, Kamil MIKULÁŠEK (203 Česká republika, domácí), Sabrina HEDRICH, Oldřich JANICZEK (203 Česká republika, domácí), Martin MANDL (203 Česká republika, domácí) a D. Barrie JOHNSON

Vydání

Frontiers in Microbiology, Lausanne, Frontiers Media SA, 2020, 1664-302X

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10608 Biochemistry and molecular biology

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 5.640

Kód RIV

RIV/00216224:14310/20:00117533

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000598487900001

Klíčová slova anglicky

Acidithiobacillus; extremophiles; ferric iron reduction; hydrogen metabolism; multi-omics; oxygen reduction

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 17. 2. 2023 22:19, Mgr. Jiří Kučera, Ph.D.

Anotace

V originále

Hydrogen can serve as an electron donor for chemolithotrophic acidophiles, especially in the deep terrestrial subsurface and geothermal ecosystems. Nevertheless, the current knowledge of hydrogen utilization by mesophilic acidophiles is minimal. A multi-omics analysis was applied on Acidithiobacillus ferrooxidans growing on hydrogen, and a respiratory model was proposed. In the model, [NiFe] hydrogenases oxidize hydrogen to two protons and two electrons. The electrons are used to reduce membrane-soluble ubiquinone to ubiquinol. Genetically associated iron-sulfur proteins mediate electron relay from the hydrogenases to the ubiquinone pool. Under aerobic conditions, reduced ubiquinol transfers electrons to either cytochrome aa(3) oxidase via cytochrome bc(1) complex and cytochrome c(4) or the alternate directly to cytochrome bd oxidase, resulting in proton efflux and reduction of oxygen. Under anaerobic conditions, reduced ubiquinol transfers electrons to outer membrane cytochrome c (ferrireductase) via cytochrome bc(1) complex and a cascade of electron transporters (cytochrome c(4), cytochrome c(552), rusticyanin, and high potential iron-sulfur protein), resulting in proton efflux and reduction of ferric iron. The proton gradient generated by hydrogen oxidation maintains the membrane potential and allows the generation of ATP and NADH. These results further clarify the role of extremophiles in biogeochemical processes and their impact on the composition of the deep terrestrial subsurface.

Návaznosti

LM2018127, projekt VaV
Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii (Akronym: CIISB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Czech Infrastructure for Integrative Structural Biology