The main bottleneck in the return of industrial butanol production from renewable feedstock through acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation by clostridia, such as Clostridium beijerinckii, is the low final butanol concentration. The problem is caused by the high toxicity of butanol to the production cells, and therefore, understanding the mechanisms by which clostridia react to butanol shock is of key importance. Detailed analyses of transcriptome data that were obtained after butanol shock and their comparison with data from standard ABE fermentation have resulted in new findings, while confirmed expected population responses. Although butanol shock resulted in upregulation of heat shock protein genes, their regulation is different than was assumed based on standard ABE fermentation transcriptome data. While glucose uptake, glycolysis, and acidogenesis genes were downregulated after butanol shock, solventogenesis genes were upregulated. Cyclopropanation of fatty acids and formation of plasmalogens seem to be significant processes involved in cell membrane stabilization in the presence of butanol. Surprisingly, one of the three identified Agr quorum-sensing system genes was upregulated. Upregulation of several putative butanol efflux pumps was described after butanol addition and a large putative polyketide gene cluster was found, the transcription of which seemed to depend on the concentration of butanol.

• Klíčová slova
• Clostridium beijerinckii, ABE fermentation, butanol shock, transcriptome analysis,
• MeSH
• biologický transport genetika   MeSH
• bioreaktory mikrobiologie   MeSH
• buněčná membrána metabolismus   MeSH
• butanoly toxicita   MeSH
• Clostridium beijerinckii účinky léků   genetika   metabolismus   MeSH
• fyziologický stres genetika   MeSH
• glukosa metabolismus   MeSH
• glykolýza genetika   fyziologie   MeSH
• mastné kyseliny metabolismus   MeSH
• plasmalogeny biosyntéza   MeSH
• proteiny tepelného šoku metabolismus   MeSH
• quorum sensing genetika   MeSH
• stanovení celkové genové exprese MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH
• Názvy látek
• butanoly MeSH
• glukosa MeSH
• mastné kyseliny MeSH
• plasmalogeny MeSH
• proteiny tepelného šoku MeSH

• Klíčová slova
• ABE fermentation, Butanol production, Butanol tolerance, Clostridium, Genome mining, Transcriptomics,
• MeSH
• bakteriální proteiny genetika   metabolismus   MeSH
• biofilmy růst a vývoj   MeSH
• buněčná membrána účinky léků   MeSH
• buněčná stěna účinky léků   MeSH
• butanoly metabolismus   toxicita   MeSH
• Clostridium účinky léků   genetika   metabolismus   MeSH
• fylogeneze MeSH
• genom bakteriální MeSH
• mutageneze MeSH
• průmyslová mikrobiologie metody   MeSH
• transkripční faktory genetika   metabolismus   MeSH
• výpočetní biologie MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH
• Názvy látek
• bakteriální proteiny MeSH
• butanoly MeSH
• transkripční faktory MeSH

Modern vehicles equipped with Gasoline Direct Injection (GDI) engine have emerged as an important source of particulate emissions potentially harmful to human health. We collected and characterized gasoline exhaust particles (GEPs) produced by neat gasoline fuel (E0) and its blends with 15% ethanol (E15), 25% n-butanol (n-But25) and 25% isobutanol (i-But25). To study the toxic effects of organic compounds extracted from GEPs, we analyzed gene expression profiles in human lung BEAS-2B cells. Despite the lowest GEP mass, n-But25 extract contained the highest concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), while i-But25 extract the lowest. Gene expression analysis identified activation of the DNA damage response and other subsequent events (cell cycle arrest, modulation of extracellular matrix, cell adhesion, inhibition of cholesterol biosynthesis) following 4 h exposure to all GEP extracts. The i-But25 extract induced the most distinctive gene expression pattern particularly after 24 h exposure. Whereas E0, E15 and n-But25 extract treatments resulted in persistent stress signaling including DNA damage response, MAPK signaling, oxidative stress, metabolism of PAHs or pro-inflammatory response, i-But25 induced changes related to the metabolism of the cellular nutrients required for cell recovery. Our results indicate that i-But25 extract possessed the weakest genotoxic potency possibly due to the low PAH content.

• Klíčová slova
• Alternative fuels, DNA damage response, Gasoline exhaust particles, Gene expression profiling, Organic extracts,
• MeSH
• benzin analýza   toxicita   MeSH
• biopaliva analýza   toxicita   MeSH
• buněčné linie MeSH
• butanoly analýza   toxicita   MeSH
• ethanol chemie   MeSH
• genetická transkripce účinky léků   MeSH
• látky znečišťující vzduch analýza   toxicita   MeSH
• lidé MeSH
• MAP kinasový signální systém účinky léků   MeSH
• organické látky chemie   toxicita   MeSH
• oxidační stres účinky léků   MeSH
• pevné částice toxicita   MeSH
• plíce účinky léků   patologie   MeSH
• polycyklické aromatické uhlovodíky analýza   toxicita   MeSH
• poškození DNA MeSH
• stanovení celkové genové exprese MeSH
• výfukové emise vozidel analýza   toxicita   MeSH
• zánět chemicky indukované   patologie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• Názvy látek
• benzin MeSH
• biopaliva MeSH
• butanoly MeSH
• ethanol MeSH
• látky znečišťující vzduch MeSH
• organické látky MeSH
• pevné částice MeSH
• polycyklické aromatické uhlovodíky MeSH
• výfukové emise vozidel MeSH