Dehalogenimonas lykanthroporepellens
| Dehalogenimonas lykanthroporepellens | |
|---|---|
| Научная классификация | |
| Домен: | |
| Тип: | |
| Сорт: | |
| Заказ: | |
| Семья: | |
| Род: | |
| Разновидность: | Д. ликантропорепелланс
|
| Биномиальное имя | |
| Dehalogenimonas lykanthroporepellans | |
Dehalogenimonas lykanthroporepellens — анаэробные грамотрицательные бактерии типа Chloroflexota, выделенные из объекта Superfund в Батон-Руж , штат Луизиана . [ 1 ] Он полезен в биоремедиации благодаря своей способности восстанавливать дегалогенирование хлорированных алканов . [ 1 ]
Открытие и описание
[ редактировать ]Dehalogenimonas lykanthroporepellens Клетки представляют собой грамотрицательные , неподвижные , неправильной формы кокки диаметром 0,3–0,6 мкм. [ 1 ] нет Данных о патогенности . [ 1 ] Это мезофилы , которые могут расти в диапазоне температур 20–34 ° C, при этом оптимальный диапазон температур составляет 28–34 ° C. [ 1 ] Лучше всего они растут при pH 7–7,5 (диапазон pH 6–8, хотя был выделен из грунтовых вод с pH 5,1). [ 1 ] Рост наблюдался при концентрации соли от 0,1–2% NaCl с оптимальным ростом при ≤1%. [ 1 ] GC указано при характеристике D. Содержание lykanthroporellens составляет 53,8% по данным ВЭЖХ ; однако, как определено геномным анализом, содержание GC составляет 55,04%. [ 1 ] [ 3 ] Д. lyankanthroporepellens не образует спор . [ 1 ] устойчивость к антибиотикам ампициллину и ванкомицину . Наблюдалась [ 1 ]
Д. lykanthroporepellens строго анаэробны и используют водород в качестве донора электронов . [ 1 ] Его культивировали в анаэробной базальной среде при температуре 30°С в темноте. [ 4 ] Он способен восстановительно дегалогенировать алифатические алканы (неароматические алканы), такие как 1,2,3-трихлорпропан (восстанавливает его до аллилхлорида , который абиотически превращается в присутствии воды в аллиловый спирт ). [ 1 ]
Два штамма (BL-DC-9 Т и BL-DC-8) были выделены на сайте Superfund в Батон-Руж , штат Луизиана , в 2009 году Мо, Яном, Нобре, Костой и Рейни — исследователями из Университета штата Луизиана и Университета Коимбры ( Коимбра , Португалия ). [ 4 ] Площадка Суперфонда — это заброшенный объект, содержащий опасные отходы. [ 5 ] Этот участок был загрязнен хлорированными растворителями . [ 4 ]
Название рода Dehalogenimonas отражает его способность дегалогенировать хлорированные алканы. [ 1 ] Видовое название lykanthroporepellens происходит от слов lykanthropos, что означает оборотень, и re-pellens, что означает отталкивание. [ 1 ] Название вида относится к чесночному запаху бактерий при культивировании. [ 1 ] В некоторых фольклорах говорится, что чеснок можно использовать для отпугивания таких существ, как оборотни и вампиры. [ 1 ]
Филогения
[ редактировать ]имеется шесть классов Внутри типа Chloroflexota : Chloroflexia, Anaerolinea, Caldilinea, Dehalococcoidia (ранее неофициально известные как Dehalococcoidetes ), Ktedonobacteria и Thermomicrobia . [ 6 ] D. lykanthroporepellens относится к классу Dehalococcoidia. [ 2 ] Хлорофлексота состоит из зеленых несерных бактерий, которые являются аноксигенными фототрофами (не производят кислород во время фотосинтеза ), которые используют либо H 2 , либо H 2 S в качестве донора электронов. [ 7 ] Однако Д. lykanthroporepellens использует полихлорированные алифатические алканы в качестве акцептора электронов. [ 1 ] Хлорофлексоты — самые глубоко ветвящиеся (древние) аноксигенные фототрофы на древе жизни . [ 7 ]
Многие виды Chloroflexota термофильны, однако Dehalogenimonas lykanthroporepellens является мезофилом. [ 7 ] Осциллохлорис Chloroflexia класс мезофилы ) также . ( [ 7 ] эту связь, Д. Несмотря на lykanthroporepellens более тесно связан с Dehalococcoides (класс Dehalococcoidia) с 90% сходством последовательностей генов 16S рРНК. [ 1 ] Д. lykanthroporepellens также отличаются от других видов типа Chloroflexota тем, что они не нитчатые . [ 7 ]
Метаболизм
[ редактировать ]Dehalogenimonas lykanthroporepellens — хемотрофный организм, использующий H 2 в качестве донора электронов и полихлорированные алифатические алканы в качестве акцептора электронов . [ 3 ] Эти молекулы включают 1,2,3-трихлорпропан , 1,2-дихлорпропан , 1,1,2,2-тетрахлорэтан , 1,1,2-трихлорэтан и 1,2-дихлорэтан . [ 3 ] Однако есть несколько хлорированных алканов, которые он не может восстановить, например 1-хлорпропан и 2-хлорпропан . [ 3 ] Он использует эти соединения в качестве акцепторов электронов в реакциях дигалоэлиминирования. [ 3 ] При дигалоэлиминировании донор электронов (в данном случае H 2 ) используется для удаления двух галогенов от соседних атомов углерода, образуя между ними двойную связь. 1,2,3-трихлорпропан восстанавливается до аллилхлорида под D. действием lykanthroporepellens и далее абиотически трансформируются в аллиловый спирт в присутствии воды (могут возникать и другие абиотические реакции). [ 1 ] Источник углерода для этого вида не определен, но другие организмы Chloroflexota используют CO 2 в качестве источника углерода. [ 7 ]
Геном
[ редактировать ]Хотя два штамма D . lykanthroporepellens были выделены и охарактеризованы только типовой штамм BL-DC-9. Т секвенировали геном. , говоря о Д. Поэтому ликантропорепеллены в этом разделе, вся информация проверена только для BL-DC-9. Т . Д. lykanthroporepellens имеет кольцевую хромосому, состоящую из 1 686 510 пар оснований, и содержание GC , по данным геномного анализа, 55,04%. [ 3 ] Геном с был секвенирован использованием платформ секвенирования Illumina и 454 , а точнее библиотеки дробовика Illumina, черновой библиотеки 454 и библиотеки парных концов 454. [ 3 ] Данные последовательности Illumina были собраны и объединены с собранными данными 454. [ 3 ] Первоначальная сборка содержала 64 контига (набор перекрывающихся ДНК ) в 1 каркасе (набор перекрывающихся контигов с известными длинами промежутков). [ 3 ] Гены были аннотированы с использованием комбинации автоматического и ручного курирования. [ 3 ] Был предсказан 1771 ген , из которых 1720 были генами, кодирующими белки, и 51 - РНК. [ 3 ] Предполагаемая функция была назначена почти 70% генов, кодирующих белок. [ 3 ]
Интерес Д. к lykanthroporepellens обусловлена его способностью разлагать полихлорированные алифатические алканы в неопасные продукты. [ 1 ] Катализ восстановительного дегалогенирования хлорированных соединений зависит от присутствия и экспрессии генов, кодирующих ферменты восстановительной дегалогеназы . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Эти гены организованы в опероны rdhAB , которые кодируют белок RdhA (редуктивная дегалогеназа) и белок RdhB (мембранный якорь). [ 3 ] Д. Было показано, что lykanthroporepellens имеет rdhA и rdhB . в хромосоме несколько генов [ 3 ]
, Д. Более того lykanthroporepellens имеет профаговую область, содержащую 45 гипотетических белков, что составляет примерно 4% хромосомы. [ 3 ] генома D. Еще ~4,3 % lykanthroporepellens состоит из элементов инсерционной последовательности , которые кодируют 74 полные или усеченные транспозазы . [ 3 ] Таким образом, горизонтальный перенос генов по-видимому, является потенциальным механизмом адаптации D. , lykanthroporepellens в свою экологическую нишу . [ 3 ]
Применение в биоремедиации
[ редактировать ]Полихлорированные алифатические алканы C2 и C3 (этаны и пропаны, по крайней мере, с двумя хлорзаместителями) являются промышленно важными химическими промежуточными продуктами, производимыми во всем мире в огромных масштабах. [ 11 ] Из-за разливов и ненадлежащих методов утилизации в прошлом эти хлорированные соединения являются распространенными загрязнителями грунтовых вод и почвы в США и во всем мире. [ 11 ] Подходы к биоремедиации , основанные на действии анаэробных редуктивно-дегалогенирующих бактерий, таких D. как lykanthroporepellens показали большие перспективы для очистки почвы и грунтовых вод , загрязненных хлорированными растворителями . [ 4 ] С помощью кПЦР (количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени) было обнаружено, что последовательности гена 16S рРНК для штаммов Dehalogenimonas находятся в концентрациях до 10 6 копий/мл грунтовых вод, загрязненных высокими концентрациями хлорированных растворителей, и составляют почти 19% от общего количества копий бактериального гена 16S рРНК. [ 12 ]
Характеристика Д. lykanthroporepellens помог в планах восстановления благодаря лучшему пониманию общего процесса восстановительного дегалогенирования хлорированных соединений, присутствующих в грунтовых водах, и разнообразия участвующих в нем организмов. [ 12 ] Из-за близкого родства с Dehalococcoides spp. D. , Было обнаружено, что lykanthroporepellens амплифицируются праймерами, которые одно время считались специфичными для воздействия на Dehalococcoides spp. [ 12 ] Дифференциация наличия Dehalococcoides spp. и Д. lykanthroporepellens важен для планирования рекультивации, поскольку D . lykanthroporepellens дегалогенирует полихлорированные алканы, но не способен дегалогенировать хлорированные этены, как Dehalococcoides spp. [ 12 ] , Д. Более того lykanthroporepellens была первой выделенной чистой культурой , которая могла дегалогенировать 1,2,3-трихлорпропан (1,2,3-ТКФ) в анаэробных условиях. [ 4 ] Д. lykanthroporepellens Также было показано, что дегалогенирует 1,2-дихлорэтан (1,2-DCA), 1,2-дихлорпропан (1,2-DCP) и 1,1,2-трихлорэтан (1,1,2-TCA). присутствуют в смесях и в концентрациях до 8,7, 4,0 и 3,8 мМ соответственно. [ 13 ] [ 14 ] Эти результаты важны, поскольку большое количество загрязненных участков содержат смеси различных хлорированных растворителей и/или высокие концентрации. [ 13 ] [ 14 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в Мо, ВМ; Ян, Дж.; Нобре, МФ; да Коста, MS; Рейни, ФА (2009). « Dehalogenimonas lykanthroporepellens gen. nov., sp. nov., восстановительная дегалогенирующая бактерия, выделенная из грунтовых вод, загрязненных хлорированными растворителями» (PDF) . Int J Syst Evol Microbiol . 59 (Часть 11): 2692–2697. дои : 10.1099/ijs.0.011502-0 . ПМИД 19625421 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б Леффлер, FE; Ян, Дж.; Риталахти, КМ; Адриан, Л.; Эдвардс, EA; Константинидис, КТ; Мюллер, Дж.А.; Фуллертон, Х.; Зиндер, Ш.Х.; Сформенн, AM (2013). « Dehalococcoides mccartyi gen. nov., sp. nov., облигатно дышащая органогалогенидами анаэробная бактерия, имеющая отношение к круговороту галогенов и биоремедиации, принадлежит к новому классу бактерий Dehalococcoidia classis nov., входящему в тип Хлорофлекси» (PDF) . Межд. Дж. Сист. Эвол. Микробиол . 63 (Часть 2): 625–635. дои : 10.1099/ ijs.0.034926-0 ПМИД 22544797 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Сиддарамаппа, С.; Чаллакомб, Дж.; Делано, С.; Грин, Л.; Далигуальт, Х.; Брюс, Д.; Деттер, К.; Тапиа, Р. (2012). «Полная последовательность генома штамма типа Dehalogenimonas lykanthroporepellens (BL-DC-9 Т ) и сравнение со штаммами «Dehalococcoides» . Стандарты в геномных науках . 6 (2): 251–264. : 10.4056 /sigs.2806097 . PMC 3387798. . PMID 22768368 doi
- ^ Jump up to: а б с д и Ян, Дж.; Раш, бакалавр; Рейни, ФА; Мо, WM (2009). «Выделение новых бактерий в составе Chloroflexi, способных восстанавливать дехлорирование 1,2,3-трихлорпропана». Энвайрон Микробиол . 11 (4): 833–843. дои : 10.1111/j.1462-2920.2008.01804.x . ПМИД 19396942 .
- ^ «Сайты Суперфонда, где вы живете | Суперфонд | Агентство по охране окружающей среды США» . Epa.gov. 28 июня 2006 г. Проверено 7 мая 2014 г.
- ^ AC Парте (1 января 1998 г.). «Классификация бактерий» . Бактерио.нет . Проверено 7 мая 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж 1. Мэдиган, М.Т., Мартинко, Дж.М., Шталь, Д.А., и Кларк, Д.П. (2012). Брок Биология микроорганизмов (13-е изд.). Сан-Франциско: Pearson Education Inc.
- ^ Нойманн, А.; Вольфарт, Г.; Дикерт, Г. (1998). «Тетрахлорэтендегалогеназа из Dehalospirillum multivorans : клонирование, секвенирование кодирующих генов и экспрессия гена pceA в Escherichia coli » . J Бактериол . 180 (16): 4140–4145. дои : 10.1128/JB.180.16.4140-4145.1998 . ПМК 107409 . ПМИД 9696761 .
- ^ Адриан, Л.; Раненфюрер Дж.; Гобом, Дж.; Холшер, Т. (2007). «Идентификация хлорбензолредуцирующей дегалогеназы в штамме CBDB1 Dehalococcoides sp.» . Appl Environ Microbiol . 73 (23): 7717–7724. дои : 10.1128/aem.01649-07 . ПМК 2168065 . ПМИД 17933933 .
- ^ Фунг, Дж. М.; Моррис, РМ; Адриан, Л.; Зиндер, С.Х. (2007). «Экспрессия генов редуктивной дегалогеназы в штамме Dehalococcoides ethenogenes 195, растущем на тетрахлорэтене, трихлорэтене или 2,3-дихлорфеноле» . Appl Environ Microbiol . 73 (14): 4439–4445. дои : 10.1128/aem.00215-07 . ЧВК 1932842 . ПМИД 17513589 .
- ^ Jump up to: а б Де Вильдеман, С.; Верстраете, В. (2003), «Поиски микробного восстановительного дехлорирования хлоралканов от C 2 до C 4 оправданы», Applied Microbiology and Biotechnology , 61 (2): 94–102, doi : 10.1007/s00253-002-1174- 6 , ПМИД 12655450 , S2CID 72921
- ^ Jump up to: а б с д Ян, Дж; Раш, бакалавр; Рейни, ФА; Мо, WM (2009). «Обнаружение и количественная оценка популяций Dehalogenimonas и Dehalococcoides с помощью протоколов на основе ПЦР, нацеленных на гены 16S рРНК» . Прил. Окружающая среда. Микробиол . 75 (23): 7560–7564. дои : 10.1128/АЕМ.01938-09 . ПМЦ 2786429 . ПМИД 19820163 .
- ^ Jump up to: а б Диллехей, Дж.Л.; Боуман, Канзас; Юн, Дж; Рейни, ФА; Мо, WM (2013). «Взаимодействие с субстратом при дегалогенировании смесей 1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана и 1,1,2-трихлорэтана Dehalogenimonas spp». Биодеградация . 25 (2): 301–312. дои : 10.1007/s10532-013-9661-2 . ПМИД 23990262 . S2CID 17947837 .
- ^ Jump up to: а б Манесс, AD; Боуманн, Канзас; Ян, Дж.; Рейни, ФА; Мо, WM (2012). « Dehalogenimonas spp. может восстановительно дегалогенировать высокие концентрации 1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана и 1,1,2-трихлорэтана» (PDF) . АМБ Экспресс . 2 (1): 54–60. дои : 10.1186/2191-0855-2-54 . ПМК 3492069 . ПМИД 23046725 .
