Forschungsdaten – Titel und Zusammenfassungen von Publikationen, extrahierte Daten und Katalogeinträge – erscheinen in ihrer Originalsprache Englisch.

REM — Dense layer of rod-shaped S. oneidensis MR-1 cells (culture before chlorpyrifos acclimation). Adapted from Tang S et al. (2024), Toxics 12:402, Fig. 3b. Quelle · CC BY 4.0 · Cropped to panel b; converted to WebP

Electrogen · Bidirectional EET · Iron reducer

Shewanella oneidensis MR-1

Auch bekannt als Alteromonas putrefaciens MR-1

Pseudomonadota · Gammaproteobacteria · Shewanellaceae

ElektroaktivEET bidirectionalTypstammBSL-1Datensatz: Comprehensive

Model organism
Facultative
Metabolically versatile
Tier 1

Bidirectional

Elektronentransfer

elektroaktiv

30°C

Optimale Temperatur

wächst bei 4–35 °C

Optimaler pH-Wert

wächst bei pH 6–8

0,5A/m2

Max. Stromdichte

Bereich 0,2–3

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

4,97Mb

Genomgröße

45,9%

GC-Gehalt

Complete

Assemblierungsstufe

Contigs

Name	Size (kb)	Accession	Replicon type
pMR-1	161,6 kb	AE014300.2	Megaplasmid

Zellmorphologie

Rod

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.

ElektroaktivEET bidirectional

Elektronen fließen in beide Richtungen

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

■ Cytochrom · ○ ShuttleE°′ (V vs. SHE)

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.

MesophileFacultative anaerobeChemoorganoheterotroph

Temperature30 (4–35) °C

0100 °C

pH7 (6–8)

014

Doubling time1 (0,7–2) h

02,5 h

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

µmax0,182 (0,014–0,35) h^-1

00,5 h^-1

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.

Ks (Substrat)124 mM

0200 mM

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 · Leistung

Leistung

Berichtete elektrochemische Leistung, die Rolle im Reaktor und was der Organismus produziert.

Elektrogen: Strong

250mW/m2

Max power density

Bereich 100–850 · pro projected anode area

0,5A/m2

Max current density

Bereich 0,2–3 · pro projected anode area

600mV

Open circuit voltage

Bereich 400–750

25%

Coulombic efficiency

Bereich 10–56

Rolle im Reaktor

Kammer: AnodeAnode: primary current producer

05 · 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

Biofilmdicke15 (5–40) µm

050 µm

Bevorzugte Elektrodenmaterialien

carbon cloth
graphite felt
ITO
Gold

Ökosysteme

Freshwater
Sediment freshwater

Isolierungsquellen

sediment, Lake Oneida, New York, USA

06 · 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)

Biosensor
TRL 5/9
Bioelectricity generation
TRL 4/9
Bioremediation metals
TRL 4/9
Research model organism

Stammentwicklung

Synthetic biology chassisIndustrielle Relevanz 5/5

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)

Transcriptomics RNA seq aerobic vs anaerobic · 2012DOI
Proteomics Shotgun proteomics anode · 2013DOI

Biologische Sicherheit

BSL-1

Pathogen: nein

Modellierungsressourcen

Genomweites Stoffwechselmodell: ja
Kinetisches Modell: ja

iSO783

Verknüpftes GEM: iSO783

07 · Quellen & Datenqualität

Quellen & Datenqualität

Jeder Wert oben lässt sich auf eine Quelle zurückführen. So vollständig und so belastbar ist der Datensatz.

Qualität des Datensatzes

ComprehensiveKonfidenz: HighKuratiert: manual

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 (6)

Myers CR, Nealson KH (1988). Bacterial manganese reduction. Science 240:1319-1321.
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
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
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.