984 resultados para Souris knock-out
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We have investigated the targeting of caveolin to lipid bodies in adipocytes that express high levels of caveolins and contain well-developed lipid droplets. We observed that the lipid droplets isolated from adipocytes of caveolin-1 knock out mice contained dramatically reduced levels of cholesterol, indicating that caveolin is required for maintaining the cholesterol content of this organelle. Analysis of caveolin distribution by cell fractionation and fluorescent light microscopy in 3T3-L1 adipocytes indicated that addition of cholesterol rapidly stimulated translocation of caveolin to lipid droplets. The cholesterol-induced trafficking of caveolins to lipid droplets was shown to be dynamin- and protein kinase C (PKC)-dependent and modulated by src tyrosine kinase activation, suggesting a role for caveolar endocytosis in this novel trafficking pathway. Consistent with this, caveolae budding was stimulated by cholesterol addition. The present data identify lipid droplets as potential target organelles for caveolar endocytosis and demonstrate a role for caveolin-1 in the maintenance of free cholesterol levels in adipocyte lipid droplets.
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Insulin-like peptide 3 (INSL3), a member of the relaxin peptide family, is produced in testicular Leydig cells and ovarian thecal cells. Gene knock-out experiments have identified a key biological role in initiating testes descent during fetal development. Additionally, INSL3 has an important function in mediating male and female germ cell function. These actions are elicited via its recently identified receptor, LGR8, a member of the leucine-rich repeat-containing G-protein- coupled receptor family. To identify the structural features that are responsible for the interaction of INSL3 with its receptor, its solution structure was determined by NMR spectroscopy together with in vitro assays of a series of B-chain alanine-substituted analogs. Synthetic human INSL3 was found to adopt a characteristic relaxin/ insulin-like fold in solution but is a highly dynamic molecule. The four termini of this two-chain peptide are disordered, and additional conformational exchange is evident in the molecular core. Alanine-substituted analogs were used to identify the key residues of INSL3 that are responsible for the interaction with the ectodomain of LGR8. These include Arg(B16) and Val(B19), with His(B12) and Arg(B20) playing a secondary role, as evident from the synergistic effect on the activity in double and triple mutants involving these residues. Together, these amino acids combine with the previously identified critical residue, Trp(B27), to form the receptor binding surface. The current results provide clear direction for the design of novel specific agonists and antagonists of this receptor.
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The phrenic nerve enters the diaphragm at approximately embryonic day 12.5 (E12.5) in the mouse. The secondary nerve trunk advances along the centre of the diaphragm muscle and extends tertiary branches primarily towards the lateral side during normal embryonic development. In the present study we quantified the intramuscular neurite branching in the most ventral region of the diaphragm at E15.5 and E18.5 in wild-type mice, agrin knock-out mice (KOAG) and rapsyn knock-out mice (KORAP). KOAG and KORAP have decreased muscle contraction due to their inability to maintain/form acetylcholine receptor (AChR) clusters during embryonic development. Heterozygote mothers were anaesthetised via an overdose of Nembutal (30 mg; Boeringer Ingelheim, Ridgefield, CT, USA) and killed via cervical dislocation. There were increases in the number of branches exiting the medial side of the phrenic nerve trunk in KOAG and KORAP compared to wild-type mice, but not on the lateral side at E15.5 and E18.5. However, the number of bifurcations in the periphery significantly increased on both the medial and lateral sides of the diaphragm at E15.5 and E18.5 in KOAG and KORAP compared to control mice. Furthermore, neurites extended further on both the medial and lateral sides of the diaphragm at E15.5 and E18.5 in KOAG and KORAP compared to wild-type mice. Together these results show that the restriction of neurite extension and bifurcations from the secondary nerve trunk is lost in both KOAG and KORAP allowing us the opportunity to investigate the factors that restrict motoneuron behaviour in mammalian muscles.
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It is estimated that 69-75 million people worldwide will suffer a traumatic brain injury (TBI) or stroke each year. Brain oedema caused by TBI or following a stroke, together with other disorders of the brain cost Europe €770 billion in 2014. Aquaporins (AQP) are transmembrane water channels involved in many physiologies and are responsible for the maintenance of water homeostasis. They react rapidly to changes in osmolarity by transporting water through their highly selective central pore to maintain tonicity and aid in cell volume regulation. We have previously shown that recombinant AQP1-GFP trafficking occurs in a proteinkinase C-microtubule dependant manner in HEK-293 cells in response to hypotonicity. This trafficking mechanism is also reliant on the presence of calcium and its messenger-binding protein calmodulin and results in increased cell surface expression of AQP1 in a time-scale of ~30 seconds. There is currently very little research into the trafficking mechanisms of endogenous AQPs in primary cells. AQP4 is the most abundantly expressed AQP within the brain, it is localised to the astrocytic end-feet, in contact with the blood vessels at the blood-brain-barrier. In situations where the exquisitely-tuned osmotic balance is disturbed, high water permeability can become detrimental. AQP4-mediated water influx causes rapid brain swelling, resulting in death or long term brain damage. Previous research has shown that AQP4 knock-out mice were protected from the formation of cytotoxic brain oedema in a stroke model, highlighting AQP4 as a key drug target for this pathology. As there are currently no treatments available to restrict the flow of water through AQP4 as all known inhibitors are either cytotoxic or non-specific, controlling the mechanisms involved in the regulation of AQP4 in the brain could provide a therapeutic solution to such diseases. Using cell surface biontinylation of endogenous AQP4 in primary rat astrocytes followed by neutraavidin based ELISA we have shown that AQP4 cell surface localisation increases by 2.7 fold after 5 minutes hypotonic treatment at around 85 mOsm/kg H2O. We have also shown that this rapid relocalisation of AQP4 is regulated by PKA, calmodulin, extra-cellular calcium and actin. In summary we have shown that rapid translocation of endogenous AQP4 occurs in primary rat astrocytes in response to hypotonic stimuli; this mechanism is PKA, calcium, actin and calmodulin dependant. AQP4 has the potential to provide a treatment for the development of brain oedema.
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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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A small portion of cellular glycogen is transported to and degraded in lysosomes by acid α-glucosidase (GAA) in mammals, but it is unclear why and how glycogen is transported to the lysosomes. Stbd1 has recently been proposed to participate in glycogen trafficking to lysosomes. However, our previous study demonstrated that knockdown of Stbd1 in GAA knock-out mice did not alter lysosomal glycogen storage in skeletal muscles. To further determine whether Stbd1 participates in glycogen transport to lysosomes, we generated GAA/Stbd1 double knock-out mice. In fasted double knock-out mice, glycogen accumulation in skeletal and cardiac muscles was not affected, but glycogen content in liver was reduced by nearly 73% at 3 months of age and by 60% at 13 months as compared with GAA knock-out mice, indicating that the transport of glycogen to lysosomes was suppressed in liver by the loss of Stbd1. Exogenous expression of human Stbd1 in double knock-out mice restored the liver lysosomal glycogen content to the level of GAA knock-out mice, as did a mutant lacking the Atg8 family interacting motif (AIM) and another mutant that contains only the N-terminal 24 hydrophobic segment and the C-terminal starch binding domain (CBM20) interlinked by an HA tag. Our results demonstrate that Stbd1 plays a dominant role in glycogen transport to lysosomes in liver and that the N-terminal transmembrane region and the C-terminal CBM20 domain are critical for this function.
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TRPV4 ion channels function in epidermal keratinocytes and in innervating sensory neurons; however, the contribution of the channel in either cell to neurosensory function remains to be elucidated. We recently reported TRPV4 as a critical component of the keratinocyte machinery that responds to ultraviolet B (UVB) and functions critically to convert the keratinocyte into a pain-generator cell after excess UVB exposure. One key mechanism in keratinocytes was increased expression and secretion of endothelin-1, which is also a known pruritogen. Here we address the question of whether TRPV4 in skin keratinocytes functions in itch, as a particular form of "forefront" signaling in non-neural cells. Our results support this novel concept based on attenuated scratching behavior in response to histaminergic (histamine, compound 48/80, endothelin-1), not non-histaminergic (chloroquine) pruritogens in Trpv4 keratinocyte-specific and inducible knock-out mice. We demonstrate that keratinocytes rely on TRPV4 for calcium influx in response to histaminergic pruritogens. TRPV4 activation in keratinocytes evokes phosphorylation of mitogen-activated protein kinase, ERK, for histaminergic pruritogens. This finding is relevant because we observed robust anti-pruritic effects with topical applications of selective inhibitors for TRPV4 and also for MEK, the kinase upstream of ERK, suggesting that calcium influx via TRPV4 in keratinocytes leads to ERK-phosphorylation, which in turn rapidly converts the keratinocyte into an organismal itch-generator cell. In support of this concept we found that scratching behavior, evoked by direct intradermal activation of TRPV4, was critically dependent on TRPV4 expression in keratinocytes. Thus, TRPV4 functions as a pruriceptor-TRP in skin keratinocytes in histaminergic itch, a novel basic concept with translational-medical relevance.
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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.
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The subthalamic nucleus (STN) is a key area of the basal ganglia circuitry regulating movement. We identified a subpopulation of neurons within this structure that coexpresses Vglut2 and Pitx2, and by conditional targeting of this subpopulation we reduced Vglut2 expression levels in the STN by 40%, leaving Pitx2 expression intact. This reduction diminished, yet did not eliminate, glutamatergic transmission in the substantia nigra pars reticulata and entopeduncular nucleus, two major targets of the STN. The knock-out mice displayed hyperlocomotion and decreased latency in the initiation of movement while preserving normal gait and balance. Spatial cognition, social function, and level of impulsive choice also remained undisturbed. Furthermore, these mice showed reduced dopamine transporter binding and slower dopamine clearance in vivo, suggesting that Vglut2-expressing cells in the STN regulate dopaminergic transmission. Our results demonstrate that altering the contribution of a limited population within the STN is sufficient to achieve results similar to STN lesions and high-frequency stimulation, but with fewer side effects.
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Cellular senescence is a stable arrest of cell proliferation induced by several factors such as activated oncogenes, oxidative stress and shortening of telomeres. Senescence acts as a tumour suppression mechanism to halt the progression of cancer. However, senescence may also impact negatively upon tissue regeneration, thus contributing to the effects of ageing. The eukaryotic genome is controlled by various modes of transcriptional and translational regulation. Focus has therefore centred on the role of long non- coding RNAs (lncRNAs) in regulating the genome. Accordingly, understanding how lncRNAs function to regulate the senescent genome is integral to improving our knowledge and understanding of tumour suppression and ageing. Within this study, I set out to investigate the expression of lncRNAs’ expression within models of senescence. Through a custom expression array, I have shown that expression of multiple different lncRNAs is up-regulated and down regulated in IMR90 replicative senescent fibroblasts and oncogene-induced senescent melanocytes. LncRNA expression was determined to be specific to stable senescence-associated cell arrest and predominantly within the nucleus of senescent cells. In order to examine the function of lncRNA expression in senescence, I selected lncRNA transcript ENST0000430998 (lncRNA_98) to focus my investigations upon. LncRNA_98 was robustly upregulated within multiple models of senescence and efficiently depleted using anti-sense oligonucleotide technology. Characterisation and unbiased RNA-sequencing of lncRNA_98 deficient senescent cells highlighted a list of genes that are regulated by lncRNA_98 expression in senescent cells and may regulate aspects of the senescence program. Specifically, the formation of SAHF was impeded upon depletion of lncRNA_98 expression and levels of total pRB protein expression severely decreased. Validation and recapitulation of consequences of pRB depletion was confirmed through lncRNA_98 knock-out cells generated using CRISPR technology. Surprisingly, inhibition of ATM kinase functions permitted the restoration of pRB protein levels within lncRNA_98 deficient cells. I propose that lncRNA_98 antagonizes the ability of ATM kinase to downregulate pRB expression at a post-transcriptional level, thereby potentiating senescence. Furthermore, lncRNA expression was detected within fibroblasts of old individuals and visualised within senescent melanocytes in human benign nevi, a barrier to melanoma progression. Conversely, mining of 337 TCGA primary melanoma data sets highlighted that the lncRNA_98 gene and its expression was lost from a significant proportion of melanoma samples, consistent with lncRNA_98 having a tumour suppressor functions. The data presented in this study illustrates that lncRNA_98 expression has a regulatory role over pRB expression in senescence and may regulate aspects of tumourigenesis and ageing.
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Since years, research on SnRK1, the major cellular energy sensor in plants, has tried to define its role in energy signalling. However, these attempts were notoriously hampered by the lethality of a complete knockout of SnRK1. Therefore, we generated an inducible amiRNA::SnRK1α2 in a snrk1α1 knock out background (snrk1α1/α2) to abolish SnRK1 activity to understand major systemic functions of SnRK1 signalling under energy deprivation triggered by extended night treatment. We analysed the in vivo phosphoproteome, proteome and metabolome and found that activation of SnRK1 is essential for repression of high energy demanding cell processes such as protein synthesis. The most abundant effect was the constitutively high phosphorylation of ribosomal protein S6 (RPS6) in the snrk1α1/α2 mutant. RPS6 is a major target of TOR signalling and its phosphorylation correlates with translation. Further evidence for an antagonistic SnRK1 and TOR crosstalk comparable to the animal system was demonstrated by the in vivo interaction of SnRK1α1 and RAPTOR1B in the cytosol and by phosphorylation of RAPTOR1B by SnRK1α1 in kinase assays. Moreover, changed levels of phosphorylation states of several chloroplastic proteins in the snrk1α1/α2 mutant indicated an unexpected link to regulation of photosynthesis, the main energy source in plants.
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The subthalamic nucleus (STN) is a key area of the basal ganglia circuitry regulating movement. We identified a subpopulation of neurons within this structure that coexpresses Vglut2 and Pitx2, and by conditional targeting of this subpopulation we reduced Vglut2 expression levels in the STN by 40%, leaving Pitx2 expression intact. This reduction diminished, yet did not eliminate, glutamatergic transmission in the substantia nigra pars reticulata and entopeduncular nucleus, two major targets of the STN. The knock-out mice displayed hyperlocomotion and decreased latency in the initiation of movement while preserving normal gait and balance. Spatial cognition, social function, and level of impulsive choice also remained undisturbed. Furthermore, these mice showed reduced dopamine transporter binding and slower dopamine clearance in vivo, suggesting that Vglut2-expressing cells in the STN regulate dopaminergic transmission. Our results demonstrate that altering the contribution of a limited population within the STN is sufficient to achieve results similar to STN lesions and high-frequency stimulation, but with fewer side effects.
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A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.
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