01
遇见/摘要
近日，天津大学化工学院李锋/宋浩教授团队于《ACS Synthetic Biology》期刊发表题为“Engineering Exopolysaccharide Biosynthesis of Shewanella oneidensis to Promote Electroactive Biofilm Formation for Liquor Wastewater Treatment”（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.4c00417）的论文，报道了胞外多糖在电子传递过程中的作用机制，并通过改造多糖合成的工程菌实现了环境废水处理及资源回收。天津大学化工学院2022级由紫暄博士生为论文第一作者，内蒙古工业大学刘占英教授，以及天津大学李锋副教授和宋浩教授为论文共同通讯作者。
02
遇见/内容
微生物电化学系统（Microbial electrochemical systems, MESs）是一种绿色可持续发展技术，可以通过分解废水中的有机物来回收生物电能。电活性生物膜是由细胞及其分泌的胞外基质聚集形成的微生物群落结构，是影响MESs效率的核心因素。然而，作为生物膜基质的重要组成部分，胞外多糖对电活性生物膜的形成以及对胞外电子转移（Extracellular electron transfer, EET）的影响却很少被研究。因此，为了探究胞外多糖对生物膜形成和电子传递速率的影响，我们首先利用反义RNA抑制了S. oneidensis MR-1中胞外多糖生物合成的关键基因so_3171、so_3172、so_3177和so_3178（图2）。
随后，为了进一步探索胞外多糖对生物膜形成和电子传递速率的影响机制，我们分别从细胞生理学和电生理学进行了解析。结果表明，抑制胞外多糖的生物合成不仅改变了细胞表面的疏水性，促进了细胞间的粘附和聚集（图3）；同时，促进了细胞色素c的合成，降低了电极-细胞间的界面传递阻力（图4），从而促进了电活性生物膜的形成，提高了希瓦氏菌的EET效率。
最后，为了评价和强化胞外多糖工程菌株从环境废水中回收生物电能的能力，我们进一步构建了工程菌株Δ3171-as3177以用于酿酒工业废水的处理。结果表明，在实际废水条件下，该菌株的输出功率密度达到380.98 mW m-2，是野生型菌株输出功率密度的11.1倍（图5），证明该工程菌在实际环境废水处理中具有更高的性能表现。
本研究通过对细胞生理学表征和电化学表征，揭示了胞外多糖合成对电活性生物膜形成和EET速率的影响机制，为促进电活性生物膜形成、提高电子传递效率提供了新策略。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、海河可持续化学转化实验室、以及内蒙古杰出青年科研基金等支持。
03
遇见/致谢
感谢宋浩教授/李锋副教授课题组对本号的支持，感谢该课题组提供本文稿件支持！
1. 天大李锋/宋浩组ACS Sustainable Chem Eng｜构建人工微生物群落利用白酒工业废弃生物质高效产电
2. Cell子刊Joule｜天津大学李锋/宋浩团队：电遗传技术助力异丁醇电发酵接近理论产率！
3. 天大宋浩/李锋团队Advanced Science｜工程细胞形态变长提高微生物胞外电子传递速率
遇见生物合成
合成生物学/天然产物生物合成
姊妹号“生物合成文献速递”
