Eine Studie der Universität Südchina und der Technischen Universität Xi’an, veröffentlicht im Oktober 2025 in Environmental Science and Ecotechnology (DOI: 10.1016/j.ese.2025.100629) , beschreibt ein synthetisches mikrobielles Konsortium, das Uran innerhalb von 48 Stunden vollständig reduzieren kann. Das System kombiniert Shewanella oneidensis MR-1, ein Modellbakterium zur Metallreduktion, mit Pseudomonas aeruginosa LXZ1, isoliert aus uranbelastetem Boden. Mithilfe elektrochemischer Experimente, molekularer Simulationen und Genexpressionsanalysen zeigten die Forscher, wie Phenazin-vermittelter Elektronentransfer und extrazelluläre DNA gemeinsam die Effizienz der mikrobiellen Uranreduktion verbessern. Die Forscher kultivierten S. oneidensis MR-1 und P. aeruginosa LXZ1 gemeinsam und erzeugten so eine synthetische mikrobielle Gemeinschaft, die innerhalb von 12 Stunden 75 % des Urans entfernte und nach 48 Stunden eine vollständige Reduktion erreichte, verglichen mit 60 % bei MR-1 allein. Diese Verbesserung beruht auf zwei komplementären Mechanismen. P. aeruginosa LXZ1 sezernierte Pyocyanin, ein redoxaktives Phenazin, das an das äußere Membrancytochrom OmcA von MR-1 band und dessen Redoxpotential verschob. Dies erleichterte den gerichteten Elektronenfluss und reduzierte die Hemmung des Protonentransfers.
Gleichzeitig setzte P. aeruginosa LXZ1 extrazelluläre DNA (eDNA) frei, die sich zu leitfähigen Strukturen organisierte und so den Elektronentransport durch den Biofilm verstärkte. Elektrochemische Gating-Tests zeigten eine Vervierfachung des Stromausstoßes, der nach DNase-I-Verdau stark abfiel, was die essenzielle Rolle der eDNA bestätigte. Transkriptomische Analysen wiesen auf eine Hochregulierung von Stoffwechsel- und EET-bezogenen Genen ( ldh , ndh , fdh , pflB , ackA ) sowie auf höhere NAD?/NADH-Verhältnisse und ATP-Konzentrationen hin. Zusammengenommen etablierten diese Prozesse ein stabiles und effizientes Elektronentransfernetzwerk zur Uranimmobilisierung.
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