In vitro metabolic engineering of bioelectricity generation by the complete oxidation of glucose

磷酸戊糖途径 生物化学 葡萄糖激酶 氧化磷酸化 代谢工程 葡萄糖6-磷酸 化学 糖酵解 磷酸糖 糖异生 三氟化锡 生物 酵母 酿酒酵母
作者
Zhiguang Zhu,Y.-H. Percival Zhang
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier BV]
卷期号:39: 110-116 被引量:70
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2016.11.002
摘要

The direct generation of electricity from the most abundant renewable sugar, glucose, is an appealing alternative to the production of liquid biofuels and biohydrogen. However, enzyme-catalyzed bioelectricity generation from glucose suffers from low yields due to the incomplete oxidation of the six-carbon compound glucose via one or few enzymes. Here, we demonstrate a synthetic ATP- and CoA-free 12-enzyme pathway to implement the complete oxidation of glucose in vitro. This pathway is comprised of glucose phosphorylation via polyphosphate glucokinase, NADH generation catalyzed by glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) and 6-phosphogluconate dehydrogenase (6PGDH), electron transfer from NADH to the anode, and glucose 6-phosphate regeneration via the non-oxidative pentose phosphate pathway and gluconeogenesis. The faraday efficiency from glucose to electrons via this pathway was as high as 98.8%, suggesting the generation of nearly 24 electrons per molecule of glucose. The generated current density was greatly increased from 2.8 to 6.9mAcm-2 by replacing a low-activity G6PDH with a high-activity G6PDH and introducing a new enzyme, 6-phosphogluconolactonase, between G6PDH and 6PGDH. These results suggest the great potential of high-yield bioelectricity generation through in vitro metabolic engineering.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
嘉心糖应助默默寒天采纳,获得100
刚刚
刚刚
pzqmoon完成签到,获得积分10
刚刚
wanci应助林夕采纳,获得10
刚刚
故渊丶完成签到 ,获得积分10
1秒前
顾矜应助烂漫的沂采纳,获得10
2秒前
ztt1221完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
过冷风发布了新的文献求助10
2秒前
ceq发布了新的文献求助20
3秒前
Molly发布了新的文献求助10
3秒前
甪用发布了新的文献求助10
3秒前
美晶完成签到,获得积分10
3秒前
扳手已就位完成签到,获得积分20
4秒前
有骨小鸡爪完成签到,获得积分10
4秒前
小蘑菇应助noahxinny采纳,获得10
4秒前
辰星怀瑾完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
小二郎应助小猪佩奇用ak采纳,获得10
5秒前
生动的沂完成签到,获得积分10
5秒前
欧阳静芙发布了新的文献求助10
6秒前
赘婿应助nono采纳,获得10
6秒前
LHC完成签到,获得积分10
6秒前
杜玉发布了新的文献求助10
6秒前
懒大王完成签到,获得积分10
6秒前
芋圆完成签到,获得积分10
6秒前
木子发布了新的文献求助10
6秒前
JADE完成签到,获得积分10
6秒前
斯文败类应助负责以山采纳,获得10
6秒前
7秒前
dii完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
瞬间完成签到,获得积分10
7秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
nimtewang应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Industrial Hydraulics Manual (7th edition) 800
Physiologic races of the downy mildew fungus on soybeans in North Carolina 800
Rosenblum, Global Change Biology 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7775167
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9317096
关于积分的说明 20354787
捐赠科研通 7361481
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3317913
关于科研通互助平台的介绍 2466137
邀请新用户注册赠送积分活动 2333218