O aproveitamento da energia luminosa por bactérias que produzem hidrogenases poderia aumentar a eficiência do processo de produção de biohidrogênio. Neste trabalho, foi realizada a clonagem do gene que codifica a proteorrodopsina (PR) do isolado metagenômico SAR86 num plasmídeo de expressão para bactérias Gram-negativas. PR é uma proteína ligada ao cromóforo retinal, que, sob iluminação, promove o efluxo de prótons através da membrana celular. O excesso de prótons na face externa da membrana pode servir como substrato para a hidrogenase, resultando em maior eficiência na produção de hidrogênio (2H+ + 2e→ H2). O plasmídeo contendo o gene da PR foi utilizado na transformação genética das bactérias Cupriavidus necator e Escherichia coli, que produzem diversas hidrogenases. Enquanto a PR não se mostrou funcional em C. necator, na linhagem recombinante de E. coli, cultivada em presença de luz e retinal, foi obtido um aumento de até 2,17 vezes na produção de H2 em relação ao cultivo no escuro, desde que a linhagem estivesse produzindo a hidrogenase endógena HYD-4. / The utilization of light energy by hydrogenase producing bacteria could increase the efficiency of the biohydrogen production process. In the present work, the gene coding for proteorhodopsin (PR) of the SAR86 metagenomic lineage was cloned in an expression plasmid for Gram-negative bacteria. PR is an apoprotein linked to the chromophore retinal, which, upon illumination, promotes proton efflux across the cell membrane. The excess of protons on the plasma membrane surface may serve as a substrate for hydrogenases, resulting in a higher efficiency of hydrogen production (2H+ + 2e→ H2). The plasmid containing the PR gene was used to transform the Gram-negative bacteria Cupriavidus necator and Escherichia coli which produce several hydrogenases. Whereas PR did not display functionality in C. necator, in the recombinant E. coli cells, grown under illumination in the presence of retinal, an enhancement up to 2.17 fold in H2 production was found, relative to cells grown under darkness, provided that the cells were expressing the endogenous HYD-4 hydrogenase.

O aproveitamento da energia luminosa por bactérias que produzem hidrogenases poderia aumentar a eficiência do processo de produção de biohidrogênio. Neste trabalho, foi realizada a clonagem do gene que codifica a proteorrodopsina (PR) do isolado metagenômico SAR86 num plasmídeo de expressão para bactérias Gram-negativas. PR é uma proteína ligada ao cromóforo retinal, que, sob iluminação, promove o efluxo de prótons através da membrana celular. O excesso de prótons na face externa da membrana pode servir como substrato para a hidrogenase, resultando em maior eficiência na produção de hidrogênio (2H+ + 2e→ H2). O plasmídeo contendo o gene da PR foi utilizado na transformação genética das bactérias Cupriavidus necator e Escherichia coli, que produzem diversas hidrogenases. Enquanto a PR não se mostrou funcional em C. necator, na linhagem recombinante de E. coli, cultivada em presença de luz e retinal, foi obtido um aumento de até 2,17 vezes na produção de H2 em relação ao cultivo no escuro, desde que a linhagem estivesse produzindo a hidrogenase endógena HYD-4. / The utilization of light energy by hydrogenase producing bacteria could increase the efficiency of the biohydrogen production process. In the present work, the gene coding for proteorhodopsin (PR) of the SAR86 metagenomic lineage was cloned in an expression plasmid for Gram-negative bacteria. PR is an apoprotein linked to the chromophore retinal, which, upon illumination, promotes proton efflux across the cell membrane. The excess of protons on the plasma membrane surface may serve as a substrate for hydrogenases, resulting in a higher efficiency of hydrogen production (2H+ + 2e→ H2). The plasmid containing the PR gene was used to transform the Gram-negative bacteria Cupriavidus necator and Escherichia coli which produce several hydrogenases. Whereas PR did not display functionality in C. necator, in the recombinant E. coli cells, grown under illumination in the presence of retinal, an enhancement up to 2.17 fold in H2 production was found, relative to cells grown under darkness, provided that the cells were expressing the endogenous HYD-4 hydrogenase.