Forschungsdaten – Titel und Zusammenfassungen von Publikationen, extrahierte Daten und Katalogeinträge – erscheinen in ihrer Originalsprache Englisch.
Electrogen · Bidirectional EET · Iron reducer
Shewanella oneidensis MR-1
Auch bekannt als Alteromonas putrefaciens MR-1
Pseudomonadota · Gammaproteobacteria · Shewanellaceae
- Model organism
- Facultative
- Metabolically versatile
- Tier 1
01 · Identität
Identität
Wo dieser Organismus im Stammbaum des Lebens steht, wie man ihn bezieht und wie eine Zelle aussieht.
Abstammungslinie
- DomäneBacteria
- ›PhylumPseudomonadota
- ›KlasseGammaproteobacteria
- ›OrdnungAlteromonadales
- ›FamilieShewanellaceae
- ›GattungShewanella
- ›ArtShewanella oneidensis MR-1
Stammsammlungen & Zugangsnummern
- ATCC
- ATCC 700550
- NCBI-Taxon
- 211586
- Genom
- GCF_000146165.2
- Status
- Typstamm
Isolierung
Isoliert aus Lake Oneida sediment, New York, USA von Myers CR, Nealson KH (1988).
Myers CR, Nealson KH (1988). Bacterial manganese reduction and growth with manganese oxide as the sole electron acceptor.
Genom
| Name | Sizekb | Accession | Replicon type |
|---|---|---|---|
| pMR-1 | 161,6 | AE014300.2 | Megaplasmid |
Zellmorphologie
Rod, Gram-negative (diderm)
Länge 2,5 (2–3) µm · Breite 0,5 (0,4–0,7) µm
- Beweglich: ja
- Pili: ja
- S-Layer: nein
- Vesikel der äußeren Membran: ja
- Sporenbildend: nein
02 · Elektronentransfer
Elektronentransfer
Wie Elektronen die Zellhülle überwinden – die Eigenschaft, die einen Mikroorganismus in einem elektrochemischen System nützlich macht.
Mechanismen
- Außenmembran-Cytochrome: ja
- Leitfähige Pili / Nanodrähte: ja
- Endogene Shuttles: ja
- Exogene Shuttles: ja
Leitfähigkeit der Nanodrähte 0,001 (0,0001–0,01) S/cm
Outer-membrane extension nanowires; lower conductivity than Geobacter cytochrome filaments. See Pirbadian 2014.
Redoxleiter
- 1FMN -0,219 V · endogen
- 2riboflavin -0,208 V · endogen
- 3CymA -0,19 V · Inner membrane · 4 Hämgruppen
- 4MtrA -0,14 V · Periplasm · 10 Hämgruppen
- 5OmcA -0,12 V · Outer membrane · 10 Hämgruppen
- 6MtrC -0,1 V · Outer membrane · 10 Hämgruppen
Cytochrome (6)
| Name | Lokalisation | Hämgruppen | E°′V | Struktur |
|---|---|---|---|---|
| CymA | Inner membrane | 4 | -0,19 | — Quinone-pool-coupled tetraheme; entry point for MtrCAB pathway. |
| MtrA | Periplasm | 10 | -0,14 | PDB 6R2Q Periplasmic decaheme of the MtrCAB porin-cytochrome complex. |
| MtrB | Outer membrane | — | — | PDB 6R2Q β-barrel porin component of MtrCAB; not a cytochrome itself but harbors MtrA. |
| MtrC | Outer membrane | 10 | -0,1 | PDB 4LM8 Outer-membrane decaheme; primary electron transfer to electrode/Fe(III). |
| OmcA | Outer membrane | 10 | -0,12 | PDB 4LMH Outer-membrane decaheme; binds Fe(III) and electrode surface. |
| STC | Periplasm | 4 | — | — Small tetraheme cytochrome; cytoplasmic-pool-to-MtrA shuttle. |
Elektronenshuttles (2)
- FMN · endogen · E°′ -0,219 V · 0,05 µM/OD600
Co-secreted with riboflavin; functions analogously.
- riboflavin · endogen · E°′ -0,208 V · 0,13 µM/OD600
Released into the medium during growth; binds MtrC/OmcA to facilitate single-step electron transfer.
Direkter Transfer – Details
- Completeness
- Mapped
Vermittelter Transfer – Details
- Completeness
- Mapped
03 · Wachstumsbereich
Wachstumsbereich
Die Bedingungen, die dieser Organismus toleriert, wovon er sich ernährt und was er veratmet – das Betriebsfenster für einen Reaktor.
Energiestoffwechsel
Elektronendonatoren
- Lactate
- Formate
- H2
Elektronenakzeptoren
- O2
- Fe(III)
- Mn(IV)
- Nitrate
- Fumarate
- Dmso
- Tmao
- Anode
- S2O3
- U(VI)
Kohlenstoffquellen
- Lactate
- Pyruvate
- Formate
- N-acetylglucosamine
- amino acids
- Respiratorisch: ja
- Fermentativ: nein
Stoffwechsel – Details
- ATP synthase type
- Proton dependent
- Energy conservation mechanism
- Oxidative phosphorylation
Wachstumskinetik
From 2 DB row(s) across 1 paper(s); source units: h⁻¹. Pooled across substrates: glucose, lactate — substrate-specific breakdown in per_substrate. Includes engineered/variant strings: Shewanella oneidensis MR-1(pBBR-glk-galP). Full provenance: services/ml-engine/data/kinetics-extracted/per-strain-aggregated.json.
From 1 DB row(s) across 1 paper(s); source units: mg/L. Full provenance: services/ml-engine/data/kinetics-extracted/per-strain-aggregated.json.
| Substrat | µ max | Beobachtungen |
|---|---|---|
| Glucose | 0,014 h⁻¹ | 1 |
| Lactate | 0,35 h⁻¹ | 1 |
04 · Wachstums- & Elektronentransferkinetik
Wachstums- & Elektronentransferkinetik
Wie schnell dieser Organismus wächst und wie stark er Elektronen an eine Anode abgibt, wie das Korpus es berichtet, und was diese Konstanten ergeben, wenn man sie rechnet.
Kinetische Belege
| Parameter | Median | 10–90 % | n | Quelle |
|---|---|---|---|---|
| Max. spezifische Wachstumsrate μmax | 0,014 h⁻¹ | — | 1 | 1 Publikation |
| Halbsättigungskonstante Ks | 124 mg/L | — | 1 | 1 Publikation |
| Biomasseausbeute Y | 0,1 g/g | 0,05–0,18 | 3 | Gattungs-Prior · 3 Quellen |
| Absterbekoeffizient kd | Noch nicht im Korpus | |||
| Austauschstromdichte i₀ | Noch nicht im Korpus | |||
| Durchtrittsfaktor α | Noch nicht im Korpus | |||
| Tafel-Steigung | Noch nicht im Korpus | |||
Median der extrahierten Werte, die 10–90-%-Streuung dahinter und wie viele Werte er bündelt.
1 Zeilen wurden nicht gebündelt: ihre Einheit ließ sich nicht eindeutig umrechnen.
Belegzeilen (3)
- Max. spezifische Wachstumsrate μmax0,014 h⁻¹Nicht geprüftArtzeileKonfidenz 1
Metabolic Characteristics of a Glucose-Utilizing Shewanella oneidensis Strain Grown under Electrode-Respiring Conditions · 2015 · 10.1371/journal.pone.0138813
“This difference in the current densities may reflect a difference in the growth rates of this strain in GMM and LMM (0.014 h⁻¹ and 0.35 h⁻¹, respectively, under fumarate-reducing conditions).”
- Halbsättigungskonstante Ks124 mg/LNicht geprüftArtzeileKonfidenz 1
Performance of a Batch Operation Microbial Fuel Cell (MFC) with Cobalt Micronutrient Addition Based on Kinetic Models · 2024 · 10.9767/bcrec.20259
“Utami reported that MFCs with tempeh waste substrate produced a kinetic parameter value Ks of 124 mg/L with a power density of 0.033 mW/m² [10].”
Aufgelistet, nicht gebündelt (1)
- Max. spezifische Wachstumsrate μmax0,35 h⁻¹Nicht geprüftArtzeileKonfidenz 1
Metabolic Characteristics of a Glucose-Utilizing Shewanella oneidensis Strain Grown under Electrode-Respiring Conditions · 2015 · 10.1371/journal.pone.0138813
“This difference in the current densities may reflect a difference in the growth rates of this strain in GMM and LMM (0.014 h⁻¹ and 0.35 h⁻¹, respectively, under fumarate-reducing conditions).”
Nicht in eine Schätzung eingegangen · substrate: lactate; the pooled substrate is glucose
Prior auf Gattungsebene: Shewanella oneidensis
Ein Prior auf Gattungsebene fasst die ganze Gattung zusammen; er ist keine Messung an diesem Stamm.
Konstanten, die die Simulation antreiben
Szenario – Ihre Werte, keine Belege
Zu wenige Belege für eine Simulation
Für diesen Organismus gibt es im Korpus noch kein Biomasseausbeute Y.
- Biomasseausbeute Y
2 verknüpfte Publikationen berichten kinetische Konstanten; die Extraktion steht aus. Zu seinen Publikationen
Triebkraft je Redoxträger
- 1FMN -0,219 V · endogen
- 2riboflavin -0,208 V · endogen
- 3CymA -0,19 V · Inner membrane · 4 Hämgruppen
- 4MtrA -0,14 V · Periplasm · 10 Hämgruppen
- 5OmcA -0,12 V · Outer membrane · 10 Hämgruppen
- 6MtrC -0,1 V · Outer membrane · 10 Hämgruppen
E_Anode − E_m bei einem Anodenpotenzial von 0 V vs SHE.
- FMN+219 mV · bergab
- riboflavin+208 mV · bergab
- CymA+190 mV · bergab
- MtrA+140 mV · bergab
- OmcA+120 mV · bergab
- MtrC+100 mV · bergab
Diese Kurven sind eine Monod- und Nernst-Monod-Idealisierung (nach Marcus et al. 2007 und Torres et al. 2008), parametrisiert allein durch die oben aufgeführten Konstanten: jede trägt ihr n und ihren 10–90-%-Bereich, und eine Konstante mit n = 1 hat gar keine Streuung. Keine Diffusion im Biofilm, keine Ablösung, keine Aufteilung nach coulombscher Effizienz. Die Szenariowerte sind Ihre, keine Belege.
05 · Leistung
Leistung
Berichtete elektrochemische Leistung, die Rolle im Reaktor und was der Organismus produziert.
Rolle im Reaktor
06 · Ökologie & Biofilm
Ökologie & Biofilm
Wie der Organismus auf einer Elektrode lebt, mit welchen Partnern er kooperiert und wo er in der Natur vorkommt.
Biofilm
- Bildet Biofilm: ja
Bevorzugte Elektrodenmaterialien
- carbon cloth
- graphite felt
- ITO
- Gold
Ökosysteme
- Freshwater
- Sediment freshwater
Isolierungsquellen
- sediment, Lake Oneida, New York, USA
07 · Anwendungen, Stammentwicklung & Sicherheit
Anwendungen, Stammentwicklung & Sicherheit
Wo der Organismus bereits eingesetzt wurde, wie gut er sich gentechnisch verändern lässt und welche Handhabung er erfordert.
Anwendungen (4)
- BiosensorTRL 5/9
- Bioelectricity generationTRL 4/9
- Bioremediation metalsTRL 4/9
- Research model organism
Stammentwicklung
Reaktorkompatibilität
- MFC single chamber
- MFC dual chamber
- MEC
Verlauf der Stammentwicklung (2)
- 1988 Wild type isolation
Type strain isolated as MR-1 (Manganese Reducer 1).
1988 · Myers CR, Nealson KH 1988DOI
- 2009 Engineered
ΔmtrC/ΔomcA double knockout — abolishes Fe(III)/anode reduction.
2010 · Bretschger O, et al. (2007); Coursolle D, et al. (2010).
Genetik
- Genetisch zugänglich: ja
Zentrale EET-Gene
- mtrA
- mtrB
- mtrC
- mtrD
- mtrE
- mtrF
- omcA
- cymA
qPCR-Zielgene
- mtrB
- mtrC
- omcA
- cymA
Transformationsmethoden
- Electroporation
- Conjugation
Vectors
- pBBR1MCS-derived suicide vectors
- pSMV3
CRISPR systems
- CRISPRi-dCas9 (heterologous)
Reporter genes
- GFP
- lacZ
Inducible promoters
- arabinose pBAD
- rhamnose pRha
Transposon libraries
- EZ-Tn5 in MR-1 (Bouhenni 2005)
Genomannotation: expert curated.
Omics-Studien (2)
Biologische Sicherheit
- Pathogen: nein
Modellierungsressourcen
- Genomweites Stoffwechselmodell: ja
- Kinetisches Modell: ja
- iSO783
Verknüpftes GEM: iSO783
08 · Quellen & Datenqualität
Quellen & Datenqualität
Jeder Wert oben lässt sich auf eine Quelle zurückführen. So vollständig und so belastbar ist der Datensatz.
Qualität des Datensatzes
Literaturstand 2026-04-26 · Schema v1.2.0 · aktualisiert 2026-05-14 · importiert 2026-04-28
Konfidenz je Feld
- Genome metadata.size (bp)
- High
- EET mechanism.mediated transfer.shuttles
- High
- EET mechanism.direct transfer.cytochromes
- High
Referenzen (3)
- Myers CR, Nealson KH (1988). Bacterial manganese reduction. Science 240:1319-1321.
- Marsili E, et al. (2008). Shewanella secretes flavins. PNAS 105:3968-3973.doi:10.1073/pnas.0710525105
- Pirbadian S, et al. (2014). Shewanella oneidensis nanowires are OM/periplasmic extensions. PNAS 111:12883-12888.doi:10.1073/pnas.1410551111
Versionsverlauf
- 2026-04-27 · v1.2.0 · messai_curation
- Added MtrCAB cytochrome inventory with PDB IDs and midpoint potentials.
- Added structured riboflavin/FMN shuttles with redox potentials.
- Added genome_metadata with megaplasmid pMR-1.
- Added genetic_tools structured catalog.