Μελέτη της μεταγραφής γονιδίων που εμπλέκονται σε καταβολικές πορείες αποδόμησης αρωματικών ενώσεων από το βακτήριο Arthrobacter phenanthrenivorans, Sphe3
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Ασημακούλα, Σταματία
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικής
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAHs) είναι ευρέως διαδεδομένοι και δομικά ποικιλόμορφοι, κοινοί περιβαλλοντικοί ρυπαντές προερχόμενοι από φυσικές διεργασίες (δασικές πυρκαγιές), αλλά και από ανθρωπογενείς δραστηριότητες (επεξεργασία πετρελαίου). Χαρακτηρίζονται από ιδιότητες καρκινογένεσης και μεταλλαξιγένεσης και συνιστούν απειλή για την ανθρώπινη υγεία μέσω της βιοσυσσώρευσής τους στην τροφική αλυσίδα. Ένας από τους αποτελεσματικότερους τρόπους απομάκρυνσης των PAH από το περιβάλλον είναι η μικροβιακή βιοαποδόμηση. Οι μικροοργανισμοί δια μέσου πολύπλοκων μεταβολικών διεργασιών επιτυγχάνουν την πλήρη εξάλειψη των αρωματικών ρυπαντών με οικονομικό τρόπο κι έτσι κατέχουν εξέχουσας σημασίας ρόλο στην εξυγίανση του περιβάλλοντος μέσω της διεργασίας της βιοαποδόμησης.
Το στέλεχος Arthrobacter phenanthrenivorans Sphe3, που απομονώθηκε από έδαφος ρυπασμένο με κρεοζωτέλαιο, έχει την ιδιότητα να καταβολίζει αρωματικές ενώσεις όπως φαινανθρένιο, φθαλικό και πρωτοκατεχοϊκό οξύ ως μοναδικές πηγές άνθρακα και ενέργειας.
Μετά από in silico μελέτες επιλέχθηκαν τα γονίδια έντεκα διοξυγονασών και ενός μεταγραφικού παράγοντα του Sphe3 που εμπλέκονται στις πορείες καταβολισμού των PAH και μελετήθηκαν τα επίπεδα μεταγραφής τους με real-time qRT-PCR, όταν το Sphe3 καλλιεργείται σε MM M9 με γλυκόζη, φαινανθρένιο, φθαλικό, πρωτοκατεχοϊκό, βενζοϊκό ή γεντισικό οξύ ως μοναδική πηγή άνθρακα.
Όλα τα υπό μελέτη γονίδια επάγονται σε διαφορετικά επίπεδα ανάλογα το υπόστρωμα. Την αρχική υδροξυλίωση των υποστρωμάτων φαίνεται να επιτελούν τα γονίδια των διοξυγονασών υδροξυλίωσης αρωματικού πυρήνα που εντοπίζονται στο μεγάλο πλασμίδιο του Sphe3. Παρουσία φαινανθρενίου και των ενδιάμεσων μεταβολιτών του (φθαλικό και πρωτοκατεχοϊκό οξύ) φαίνεται να ακολουθείται η πορεία του ο-φθαλικού και στη συνέχεια η πορεία 4,5-σχάσης του πρωτοκατεχοϊκού οξέος, ενώ η πορεία 3,4-σχάσης του πρωτοκατεχοϊκού φαίνεται να ευνοείται σε υπόστρωμα βενζοϊκού οξέος. Παρουσία βενζοϊκού και γεντισικού οξέος φαίνεται πως το Sphe3 χρησιμοποιεί διαφορετικές καταβολικές πορείες, εφόσον ευνοείται η μεταγραφή των διοξυγονασών της κατεχόλης και του γεντισικού.
Περαιτέρω μελέτες μέσω των “–omics” τεχνολογιών θα ρίξουν φως στις διαφορετικές πορείες καταβολισμoύ στο Sphe3. Η γνώση των καταβολικών αυτών πορειών θα οδηγήσει στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών βιοαποδόμησης που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για τη διάσπαση ξενοβιοτικών ουσιών και θα βοηθήσει στο σχεδιασμό αποδοτικότερων στρατηγικών βιοαποκατάστασης.
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous environmental pollutants, whose carcinogenicity and recalcitrance has caused great public health concern. One of the most effective ways of removing these compounds from the environment is microbial biodegradation. Arthrobacter phenanthrenivorans Sphe3 is capable of using phenanthrene as the sole source of carbon and energy. In silico studies have led to the identification of genes involved in PAH degradation both in the catabolic plasmids and the chromosome of Sphe3. In the present work the transcription of 11 Sphe3 dioxygenase genes and a transcriptional factor gene were studied in order to investigate the different catabolic pathways in relation to various aromatic growth substrates. Sphe3 cells were cultured on MM M9 with glucose, phenanthrene, phthalate, protocatechuate, benzoate and gentisate as sole carbon sources and transcription of the genes was studied by real-time qRT-PCR. All the PAH catabolic genes seemed to be induced at different levels depending on the substrate. The ring hydroxylating dioxygenase genes of the large catabolic plasmid seem to be responsible for the initial dioxygenation of aromatic compounds in Sphe3. In the presence of phenanthrene and its intermediate metabolites (phthalate and protocatechuate), the catabolic pathway seems to proceed through the o-phthalate pathway and further 4,5-dioxygenation of protocatechuate, whereas, 3,4-dioxygenation of protocatechuate seems to be favored when benzoate is used as a substrate. In the presence of benzoate and gentisate different catabolic pathways seem to be used by strain Sphe3 since the expression of catechol and gentisate dioxygenases is favored. Further research through “omics” studies in order to gain insight into the different catabolic pathways used by Sphe3 is required. The elucidation of such catabolic pathways would lead to a better understanding of the biodegradation mechanisms employed by bacteria for the dissipation of xenobiotic compounds and therefore, pave the way towards more efficient bioremediation approaches.
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous environmental pollutants, whose carcinogenicity and recalcitrance has caused great public health concern. One of the most effective ways of removing these compounds from the environment is microbial biodegradation. Arthrobacter phenanthrenivorans Sphe3 is capable of using phenanthrene as the sole source of carbon and energy. In silico studies have led to the identification of genes involved in PAH degradation both in the catabolic plasmids and the chromosome of Sphe3. In the present work the transcription of 11 Sphe3 dioxygenase genes and a transcriptional factor gene were studied in order to investigate the different catabolic pathways in relation to various aromatic growth substrates. Sphe3 cells were cultured on MM M9 with glucose, phenanthrene, phthalate, protocatechuate, benzoate and gentisate as sole carbon sources and transcription of the genes was studied by real-time qRT-PCR. All the PAH catabolic genes seemed to be induced at different levels depending on the substrate. The ring hydroxylating dioxygenase genes of the large catabolic plasmid seem to be responsible for the initial dioxygenation of aromatic compounds in Sphe3. In the presence of phenanthrene and its intermediate metabolites (phthalate and protocatechuate), the catabolic pathway seems to proceed through the o-phthalate pathway and further 4,5-dioxygenation of protocatechuate, whereas, 3,4-dioxygenation of protocatechuate seems to be favored when benzoate is used as a substrate. In the presence of benzoate and gentisate different catabolic pathways seem to be used by strain Sphe3 since the expression of catechol and gentisate dioxygenases is favored. Further research through “omics” studies in order to gain insight into the different catabolic pathways used by Sphe3 is required. The elucidation of such catabolic pathways would lead to a better understanding of the biodegradation mechanisms employed by bacteria for the dissipation of xenobiotic compounds and therefore, pave the way towards more efficient bioremediation approaches.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, Καταβολικές πορείες, Μελέτη γονιδίων, Βακτήριο Arthrobacter phenanthrenivorans, Sphe3, Catabolic routes, Catabolic genes study
Θεματική κατηγορία
Γονίδια -- Μελέτη
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικής
Όνομα επιβλέποντος
Κούκκου, Άννα-Ειρήνη
Εξεταστική επιτροπή
Φριλίγγος, Ευστάθιος
Αφένδρα, Αμαλία
Χατζηλουκάς, Ευστάθιος
Τζαβάρας, Θεόδωρος
Αφένδρα, Αμαλία
Χατζηλουκάς, Ευστάθιος
Τζαβάρας, Θεόδωρος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικής
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία : σ. 110-120
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
121 σ.