Dehalococcoides - Dehalococcoides

Dehalococcoides
Научная классификация
Домен:
Тип:
Класс:
Род:
Dehalococcoides
Maymo-Gatell et al. 1997 г.
Виды

Dehalococcoides является родом бактерий в пределах класса Dehalococcoidia которые получают энергию помощью окисления водорода и последующего восстановительного дегалогенирования из галогенированных органических соединений в режиме анаэробного дыхания под названием organohalide дыхание. Они хорошо известны своим большим потенциалом восстановления галогенированных этенов и ароматических углеводородов. Это единственные известные бактерии, способные преобразовывать высокохлорированные диоксины, ПХД. Кроме того, они являются единственными известными бактериями, которые превращают тетрахлорэтен ( перхлорэтен , PCE) в этен.

Микробиология

Первый представитель рода Dehalococcoides был описан в 1997 году как штамм Dehalococcoides ethenogenes 195. Дополнительные члены рода Dehalococcoides были позже описаны как штаммы CBDB1, BAV1, FL2, VS и GT. В 2012 г. все еще изолированные штаммы Dehalococcoides были объединены под новым таксономическим названием D. mccartyi .

мероприятия

Дегалококкоиды - это обязательно дышащие галогенидами галогениды бактерии, а это означает, что они могут расти только при использовании галогенированных соединений в качестве акцепторов электронов. В настоящее время водород (H 2 ) часто рассматривается как единственный известный донор электронов, поддерживающий рост бактерий dehalococcoides . Однако исследования показали, что использование различных доноров электронов, таких как формиат и метилвиологен , также было эффективным в стимулировании роста различных видов дехалококкоидов . Для осуществления процессов восстановительного дегалогенирования электроны передаются от доноров электронов через дегидрогеназы и в конечном итоге используются для восстановления галогенированных соединений, многие из которых являются синтезированными человеком химическими веществами, действующими как загрязнители . Кроме того, было показано, что большая часть восстановительной активности дегалогеназы находится внутри внеклеточных и мембранных компонентов D. ethenogenes , что указывает на то, что процессы дехлорирования могут функционировать полу-независимо от внутриклеточных систем. В настоящее время все известные штаммы дехалококкоидов требуют ацетата для производства клеточного материала, однако лежащие в основе механизмы не совсем понятны, поскольку им, по-видимому, не хватает основных ферментов, которые завершают циклы биосинтеза, обнаруженные у других организмов.

Dehalococcoides могут преобразовывать многие высокотоксичные и / или стойкие соединения. Сюда входят тетрахлорэтен (PCE) и трихлорэтен (TCE), которые превращаются в нетоксичный этен, а также хлорированные диоксины, винилхлорид , бензолы, полихлорированные бифенилы (ПХД), фенолы и многие другие ароматические загрязнители.

Приложения

Дегалококкоиды могут уникальным образом преобразовывать многие высокотоксичные и / или стойкие соединения, которые не трансформируются никакими другими известными бактериями, в дополнение к галогенированным соединениям, которые используются в других распространенных органогалогенидных респираторах. Например, обычные соединения, такие как хлорированные диоксины , бензолы , полихлорбифенилы , фенолы и многие другие ароматические субстраты, могут быть восстановлены до менее вредных химических форм. Тем не менее, дехалококкоиды в настоящее время являются единственными известными дехлорирующими бактериями с уникальной способностью разлагать сильно устойчивые , тетрахлорэтеновые (PCE) и трихолорэтиленовые (TCE) соединения до менее токсичных форм, которые более подходят для условий окружающей среды и, таким образом, используются в биоремедиации . Их способность расти за счет использования загрязняющих веществ позволяет им размножаться в загрязненной почве или грунтовых водах, что дает многообещающие возможности для дезактивации на месте .

Процесс преобразования галогенированных загрязнителей в нетоксичные соединения включает в себя различные восстановительные ферменты. Штамм D. mccartyi BAV1 способен восстанавливать винилхлорид , токсичный загрязнитель, который обычно поступает со свалок, до этена с помощью специальной редуктазы винилхлорида, которая, как считается, кодируется геном bvcA . Дегалогеназа, восстанавливающая хлорбензол, также была идентифицирована в штамме CBDB1.

Несколько компаний по всему миру в настоящее время используют смешанные культуры, содержащие Dehalococcoides, в коммерческих усилиях по восстановлению. В смешанных культурах другие присутствующие бактерии могут усиливать процесс дегалогенирования, производя продукты метаболизма, которые могут использоваться Dehalococcoides и другими бактериями, участвующими в процессе деградации. Например, Dehalococcoides sp. штамм WL может действовать вместе с Dehalobacter поэтапно для разложения винилхлорида: Dehalobacter превращает 1,1,2-TCA в винилхлорид, который впоследствии разлагается Dehalococcoides . Кроме того, необходимо добавление акцепторов электронов - они превращаются в водород in situ другими присутствующими бактериями, которые затем могут быть использованы в качестве источника электронов для Dehalococcoides. Документально подтверждено, что MEAL (смесь метанола, этанола, ацетата и лактата) использовался в качестве субстрата. В США BAV1 был запатентован для на месте восстановительного дехлорирования виниловых хлоридов и dichloroethenes в 2007 Д. mccartyi в высокой плотности дехлорировании bioflocs также были использованы в ex - situ биоремедиации.

Хотя было показано, что дехалококкоиды уменьшают количество загрязняющих веществ, таких как PCE и TCE, похоже, что отдельные виды обладают различными способностями к дехлорированию, которые влияют на степень снижения этих соединений. Это может иметь последствия для эффектов тактики биоремедиации. Например, определенные штаммы дехалококкоидов продемонстрировали предпочтение производить более растворимые, канцерогенные промежуточные продукты, такие как изомеры 1,2-дихлорэтилена и винилхлорид, что противоречит целям биоремедиации, прежде всего из-за их вредного характера. Следовательно, важным аспектом современной тактики биоремедиации является использование множества дехлорирующих организмов для стимулирования симбиотических отношений в смешанной культуре с целью обеспечения полного восстановления до менее токсичного этилена. В результате исследования были сосредоточены на метаболических путях и факторах окружающей среды, которые регулируют восстановительные дегалогенирующие процессы, чтобы лучше применять дехалококкоиды для тактики биоремедиации.

Однако не все представители Dehalococcoides могут уменьшить количество галогенизированных загрязнителей. Некоторые штаммы не могут использовать PCE или TCE в качестве акцепторов электронов (например, CBDB1), а некоторые не могут использовать винилхлорид в качестве акцептора электронов (например, FL2). Цепи 195 и SFB93 D. mccartyi ингибируются высокими концентрациями ацетилена (который накапливается в загрязненных участках подземных вод в результате деградации TCE) через изменения в экспрессии генов, которые, вероятно, нарушают нормальную функцию цепи переноса электронов. При выборе штаммов Dehalococcoides для использования в биоремедиации важно учитывать их метаболические возможности и их чувствительность к различным химическим веществам.

Геномы

Несколько штаммов Dehalococcoides sp. был упорядочен. Они содержат от 14 до 36 оперонов, гомологичных редуктивной дегалогеназе (rdh), каждый из которых состоит из гена активных дегалогеназ (rdhA) и гена предполагаемого мембранного якоря (rdhB). Большинству rdh-оперонов в геномах Dehalococcoides предшествует регуляторный ген, либо marR-типа (rdhR), либо двухкомпонентной системы (rdhST). У Dehalococcoides очень маленькие геномы с примерно 1,4-1,5 млн пар оснований. Это одно из самых низких значений для свободноживущих организмов.

Биохимия

Штаммы Dehalococcoides , по-видимому, не кодируют хиноны, но дышат с помощью новой цепи переноса электронов, связанной с белками.

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки