Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media
Cupriavidus necator H16 possesses oxygen-tolerant [NiFe] hydrogenases, which can oxidize H2 in the presence of oxygen (O2), easily adapts between autotrophic and heterotrophic lifestyles, and has significant biotechnological potential. Aim. Тo investigate the growth characteristics of C. necator H16...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine
2025
|
| Online Zugang: | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/327 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Microbiological Journal |
Institution
Microbiological Journal| _version_ | 1856543473770954752 |
|---|---|
| author | Nikolyan, S.H. Margaryan, A.A. Poladyan, A.A. Ніколян, С.Г. Маргарян, А.А. Полядян, А.А. |
| author_facet | Nikolyan, S.H. Margaryan, A.A. Poladyan, A.A. Ніколян, С.Г. Маргарян, А.А. Полядян, А.А. |
| author_sort | Nikolyan, S.H. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-21T23:50:04Z |
| description | Cupriavidus necator H16 possesses oxygen-tolerant [NiFe] hydrogenases, which can oxidize H2 in the presence of oxygen (O2), easily adapts between autotrophic and heterotrophic lifestyles, and has significant biotechnological potential. Aim. Тo investigate the growth characteristics of C. necator H16 using different nutrient media and heavy metal, particularly iron ions, for determination of optimal conditions maximizing Hyd activity. Methods. C. necator H16 was cultivated heterotrophically using Nutrient Broth (NB) and Fructose-Nitrogen (FN) minimal growth media, pH 7.0. The effects of iron (Fe(III)) ions on the activity of the bacterial H2-oxidizing Hyds (hydrogenases) and its growth properties were investigated. Bacterial growth was monitored by determining the optical density, OD570, under 570 nm. The total H2-oxidizing Hyd activity of whole cells of C. necator H16 was measured over a 72-hour growth period. Results. In the control samples without adding Fe ions, the activity was observed in the range of 0.5–0.2 U mg–1 cell dry weight (CDW) in both NB and FN media for up to 48 hours of bacterial growth. However, when 54 µM Fe ions were added to the media, the H2-oxidizing Hyd activity increased approximately 2–3 fold after 24 and 48 hours in both FN and NB media, compared to the control samples. Additionally, in the samples supplemented with Fe ions, a shift in the ORP from positive to negative values was observed, primarily starting from the exponential growth phase. After 24 hours, the NB medium showed stimulated biomass formation and Hyd activity compared to the FN medium. Conclusions. These findings suggest that certain conditions, such as the presence of higher amounts of iron ions and specific growth media, can enhance the Hyd activity during bacterial heterotrophic growth. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:01:01Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-327 |
| institution | Microbiological Journal |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:01:01Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.ojs.microbiolj.org.ua:article-3272025-12-21T23:50:04Z Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media Вплив іонів Fe (III) на активність гідрогенази та ріст штаму Cupriavidus necator H16 у різних культуральних середовищах Nikolyan, S.H. Margaryan, A.A. Poladyan, A.A. Ніколян, С.Г. Маргарян, А.А. Полядян, А.А. cupriavidus necator iron ions bacterial growth hydrogenase enzymes oxidation reduction potential heavy metal influence Cupriavidus necator іони заліза ріст бактерій ферменти гідрогенази окисно-відновний потенціал вплив важких металів Cupriavidus necator H16 possesses oxygen-tolerant [NiFe] hydrogenases, which can oxidize H2 in the presence of oxygen (O2), easily adapts between autotrophic and heterotrophic lifestyles, and has significant biotechnological potential. Aim. Тo investigate the growth characteristics of C. necator H16 using different nutrient media and heavy metal, particularly iron ions, for determination of optimal conditions maximizing Hyd activity. Methods. C. necator H16 was cultivated heterotrophically using Nutrient Broth (NB) and Fructose-Nitrogen (FN) minimal growth media, pH 7.0. The effects of iron (Fe(III)) ions on the activity of the bacterial H2-oxidizing Hyds (hydrogenases) and its growth properties were investigated. Bacterial growth was monitored by determining the optical density, OD570, under 570 nm. The total H2-oxidizing Hyd activity of whole cells of C. necator H16 was measured over a 72-hour growth period. Results. In the control samples without adding Fe ions, the activity was observed in the range of 0.5–0.2 U mg–1 cell dry weight (CDW) in both NB and FN media for up to 48 hours of bacterial growth. However, when 54 µM Fe ions were added to the media, the H2-oxidizing Hyd activity increased approximately 2–3 fold after 24 and 48 hours in both FN and NB media, compared to the control samples. Additionally, in the samples supplemented with Fe ions, a shift in the ORP from positive to negative values was observed, primarily starting from the exponential growth phase. After 24 hours, the NB medium showed stimulated biomass formation and Hyd activity compared to the FN medium. Conclusions. These findings suggest that certain conditions, such as the presence of higher amounts of iron ions and specific growth media, can enhance the Hyd activity during bacterial heterotrophic growth. Cupriavidus necator H16 має киснево-толерантні [NiFe] гідрогенази, які можуть окислювати H2 в присутності кисню, легко пристосовуються до автотрофного та гетеротрофного способу життя і мають значний біотехнологічний потенціал. Мета. Дослідити характеристики росту C. necator H16, використовуючи різні поживні середовища та важкі метали, зокрема іони заліза, для визначення оптимальних умов для максимізації активності Hyd. Методи. Загальну Hyd активність цілих клітин C. necator H16 вимірювали впродовж 72-годинного періоду росту. C. necator H16 культивували гетеротрофно, використовуючи переважно поживний бульйон (NB) та мінімальне фруктозо-азотне (FN) середовище для росту, pH 7.0. Досліджували вплив іонів заліза Fe(III) на активність бактеріальних H2-окислюючих гідрогеназ (Hyd) та їхні властивості росту. Результати. У контрольних зразках без додавання іонів Fe активність спостерігали в діапазоні 0.5–0.2 U мг–1 сухої маси клітин як у середовищі NB, так і в середовищі FN впродовж 48 годин росту бактерій. Однак при додаванні 54 мкМ іонів Fe до середовищ, активність Hyds збільшилася приблизно в 2–3 рази через 24 і 48 годин в обох середовищах порівняно з контрольними зразками. Крім того, у зразках, доповнених іонами Fe, спостерігали зміщення окислювально-відновного потенціалу середовища (ORP) від позитивних до негативних значень, починаючи з фази експоненціального зростання. Через 24 години середовище NB продемонструвало стимульоване утворення біомаси та вищу активність Hyd у порівнянні з середовищем FN. Висновки. Ці результати свідчать про те, що певні умови, такі як наявність більшої кількості іонів заліза та специфічні середовища для росту можуть посилювати активність Hyd під час гетеротрофного росту бактерій. PH "Akademperiodyka" of the NAS of Ukraine 2025-12-22 Article Article application/pdf https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/327 10.15407/ Mikrobiolohichnyi Zhurnal; Vol. 87 No. 5 (2025): Mikrobiolohichnyi Zhurnal; 64-74 Мікробіологічний журнал; Том 87 № 5 (2025): Мікробіологічний журнал; 64-74 2616-9258 1028-0987 10.15407/ en https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/327/145 Copyright (c) 2025 Mikrobiolohichnyi Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Nikolyan, S.H. Margaryan, A.A. Poladyan, A.A. Ніколян, С.Г. Маргарян, А.А. Полядян, А.А. Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media |
| title | Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media |
| title_alt | Вплив іонів Fe (III) на активність гідрогенази та ріст штаму Cupriavidus necator H16 у різних культуральних середовищах |
| title_full | Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media |
| title_fullStr | Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media |
| title_full_unstemmed | Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media |
| title_short | Effect of Fe (III) Ions on Hydrogenase Activity and Growth of the Cupriavidus necator H16 Strain in Diverse Growth Media |
| title_sort | effect of fe (iii) ions on hydrogenase activity and growth of the cupriavidus necator h16 strain in diverse growth media |
| topic_facet | cupriavidus necator iron ions bacterial growth hydrogenase enzymes oxidation reduction potential heavy metal influence Cupriavidus necator іони заліза ріст бактерій ферменти гідрогенази окисно-відновний потенціал вплив важких металів |
| url | https://ojs.microbiolj.org.ua/index.php/mj/article/view/327 |
| work_keys_str_mv | AT nikolyansh effectoffeiiiionsonhydrogenaseactivityandgrowthofthecupriavidusnecatorh16strainindiversegrowthmedia AT margaryanaa effectoffeiiiionsonhydrogenaseactivityandgrowthofthecupriavidusnecatorh16strainindiversegrowthmedia AT poladyanaa effectoffeiiiionsonhydrogenaseactivityandgrowthofthecupriavidusnecatorh16strainindiversegrowthmedia AT níkolânsg effectoffeiiiionsonhydrogenaseactivityandgrowthofthecupriavidusnecatorh16strainindiversegrowthmedia AT margarânaa effectoffeiiiionsonhydrogenaseactivityandgrowthofthecupriavidusnecatorh16strainindiversegrowthmedia AT polâdânaa effectoffeiiiionsonhydrogenaseactivityandgrowthofthecupriavidusnecatorh16strainindiversegrowthmedia AT nikolyansh vplivíonívfeiiinaaktivnístʹgídrogenazitarístštamucupriavidusnecatorh16uríznihkulʹturalʹnihseredoviŝah AT margaryanaa vplivíonívfeiiinaaktivnístʹgídrogenazitarístštamucupriavidusnecatorh16uríznihkulʹturalʹnihseredoviŝah AT poladyanaa vplivíonívfeiiinaaktivnístʹgídrogenazitarístštamucupriavidusnecatorh16uríznihkulʹturalʹnihseredoviŝah AT níkolânsg vplivíonívfeiiinaaktivnístʹgídrogenazitarístštamucupriavidusnecatorh16uríznihkulʹturalʹnihseredoviŝah AT margarânaa vplivíonívfeiiinaaktivnístʹgídrogenazitarístštamucupriavidusnecatorh16uríznihkulʹturalʹnihseredoviŝah AT polâdânaa vplivíonívfeiiinaaktivnístʹgídrogenazitarístštamucupriavidusnecatorh16uríznihkulʹturalʹnihseredoviŝah |