Метаболический потенциал конверсии хлорфеноксиуксусных кислот штамма Serratia sp. 22s

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Из образцов почвы, загрязненной отходами химического производства, был изолирован природный бактериальный штамм 22S, относящийся к роду Serratia. На основании исследования его вирулентности, токсичности, инфективности и инвазивности изучаемый штамм был признан непатогенным. В периодической культуре Serratia sp. 22S была способна раздельно утилизировать хлорфеноксиуксусные кислоты (100 мг/л) в качестве единственного источника углерода и энергии. На основании найденных в среде культивирования соединений (2,4-дихлор-6-метилфеноксиуксусной, феноксиуксусной и 2-гидрокси-2-гексендионовой кислот) был предположен путь катаболизма хлорфеноксиуксусных кислот посредством полного восстановительного дехлорирования субстрата с последующим мета-разрывом ароматического кольца катехола. Эксперименты с интактными клетками подтвердили данное предположение. В модельных системах была выявлена хорошая адаптагенность и приживаемость штамма 22S в почве, причем содержание хлорфеноксиуксусных кислот до определенной концентрации оказывало положительное влияние на динамику роста культуры, скорее всего вследствие селектирующего воздействия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Жарикова

Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: puzzle111@yandex.ru
Россия, Уфа, 450054

Е. Ю. Журенко

Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН

Email: puzzle111@yandex.ru
Россия, Уфа, 450054

В. В. Коробов

Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН

Email: puzzle111@yandex.ru
Россия, Уфа, 450054

Л. Г. Анисимова

Научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений с опытно-экспериментальным производством АН РБ

Email: puzzle111@yandex.ru
Россия, Уфа, 450029

Г. Э. Актуганов

Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН

Email: puzzle111@yandex.ru
Россия, Уфа, 450054

Список литературы

  1. Nguyen T. L. A., Dao A. T.N., Dang H. T. C., Koekkoek J., Brouwer A. de Boer T. E., van Spanning R. J. M. // Biodegradation. 2022. V. 33. P. 301–316. https://doi.org/10.1007/s10532-022-09982-1
  2. Donald D. B., Cessna A. J., Sverko E., Glozier N. E. // Environ. Health Perspect. 2007. V. 115. № 8. P. 1183–1191. https://doi.org/10. 1289/ ehp. 9435
  3. Watanabe K. // Curr. Opin. Biotechnol. 2001. V. 12. № 3. P. 237–241. https://doi.org/10. 1016/ s0958-1669(00) 00205-6
  4. Don R. H., Weightman A. J., Knackmuss H.J, Timmis K. N. // J. Bacteriol. 1985. V. 161. P. 85–90.
  5. Fulthorpe R. R., McGowan C., Maltseva O. V., Holben W. E., Tiedje J. M. // Appl. Environ. Microbiol. 1995. V. 61. P. 3274–3281.
  6. McGowan C., Fulthorpe R., Wright A., Tiedje J. M. // Appl. Environ. Microbiol. 1998. V. 64. № 10. P. 4089–4092.
  7. Cavalca L., Hartmann A., Rouard N., Soulas G. // FEMS Microb. Ecol. 1999. V. 29. P. 45–58.
  8. Vallaeys T., Courde L., McGowan C., Wright A., Fulthorpe R. R. // FEMS Microb. Ecol. 1999. V. 28. P. 373–382.
  9. Sakai Y., Ogawa N., Fujii T., Sugahara.K., Miyashita K., Hasebe A. // Microbes Environ. 2007. V. 22. P. 145–156.
  10. Baelum J., Jacobsen C. S., Holben W. E. // Syst. Appl. Microbiol. 2010. V. 33. P. 67–70.
  11. Daubaras D. L., Saido K., Chakrabarty A. M. // Appl. Environ. Microbiol. 1996. V. 62. № 11. P. 4276–4279.
  12. Zaborina O., Daubaras D. L., Zago A., Xun L., Saido K., Klem T., Nikolic D., Chakrabarty A. M. // J. Bacteriol. 1998. V. 180. № 17. P. 4667–4675.
  13. Huong N. L., Itoh K., Suyama K. // Microbes Environ. 2007. V. 22. P. 243–256.
  14. Golovleva L. A., Pertsova R. N., Evtushenko L. I., Baskunov B. P. // Biodegradation. 1990. V. 1. № 4. P. 263–271.
  15. Rice J. F., Menn F.-M., Hay A. G., Sanseverino J., Sayler G. S. // Biodegradation. 2005. V. 16. P. 501–512. https://doi.org/10.1007/s10532-004-6186-8
  16. Hayashi S., Sano T., Suyama K., Itoh K. // Microbiol. Res. 2016. V. 188–189. P. 62–71. https://doi.org/10.1016/j.micres.2016.04.014
  17. Kilbane J. J., Chatterjee D. K., Karns J. S., Kellogg S. T., Chakrabarty A. M. // Appl. Environ. Microbiol. 1982. V. 44. № 1. P. 72–78.
  18. Соляникова И. П., Протопопова Я. Ю., Травкин В. М., Головлева Л. А. // Биохимия.1996. Т. 61. № 4. С. 635–642.
  19. Han L., Zhao D., Li C. // Braz. J. Microbiol. 2015. V. 46. № 2. P. 433–441. https://doi.org/10.1590/S1517-838246220140211
  20. Manual of Methods for General Bacteriology. / Ed. P. Gerhardt. Washington: American Society for Microbiology, 1981. 536 p.
  21. Birnboim H. C., Doly, J. // Nucleic Acids Res. 1979. V. 7. № . 6. P. 1513–1523.
  22. Lane D. J. 16S/23S Sequencing // Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics. / Eds. E. Stackebrandt and M. Goodfellow. Chichester: John Wiley & Sons, 1991. P. 115–175.
  23. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984. 480 c.
  24. Методы определения микроколичеств пестицидов. / Ред. Клисенко М. А. М.: Медицина, 1984. 256 с.
  25. Zharikova N. V., Iasakov T. R., Zhurenko E. I., Korobov V. V., Markusheva T. V. // Appl. Biochem. Microbiol. 2021. Т. 57. № 3. P. 335–343. https://doi.org/10.1134/S0003683821030157
  26. Миронов А. Д., Крестьянинов В. Ю., Корженевич В. И. Евтушенко И. Я., Барковский А. Л. // Прикл. биохимия и микробиология. 1991. Т. 27. № 4. С. 571–576.
  27. Головлева Л. А., Перцова Р. Н. // Доклады Академии наук СССР. 1990. Т. 314. № 4. С. 981–983.
  28. Ajithkumar B., Ajithkumar V. P., Iriye R., Doi Y., Sakai T. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. V. 53. P. 253–258. https://doi.org/10.1099/ijs.0.02158-0
  29. Doijad. S., Chakraborty T. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2019. V. 69. P. 3924–3926.
  30. Cho G. S., Stein M., Brinks E., Rathje J., Lee W., Suh S. H., Franz C. M.A.P. // Syst. Appl. Microbiol. 2020. V. 43. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2020.126055
  31. Zabaloy M. C., Gómez M. A. // Argentina Annals of Microbiology. 2014. V. 64. P. 969–974. https://doi.org/10.1007/s13213-013-0731-9
  32. Жарикова Н. В., Ясаков Т. Р., Журенко Е. Ю., Коробов В. В., Маркушева Т. В. // Успехи современной биологии. 2017. Т. 137. № 5. С. 514–528. https://doi.org/10.7868/S0042132417050076
  33. Коробов В. В., Маркушева Т. В., Кусова И. В., Журенко Е. Ю., Галкин Е. Г., Жарикова Н. В., Гафиятова Л. Р. // Биотехнология. 2006. № 2. С. 63–65.
  34. Balajee S., Mahadevan A. // Xenobiotica. 1990. V. 20. № 6. P. 607–617. https://doi.org/10.3109/00498259009046876
  35. Korobov V. V., Zhurenko E. Y., Galkin E. G., Zharikova N. V., Iasakov T. R., Starikov S. N., Sagitova A. I., Markusheva T. V. // Microbiology. 2018. Т. 87. № 1. С. 147–150. https://doi.org/10.1134/S0026261718010101
  36. Harwood C. S., Parals R. E. // Ann. Rev. Microbiol. 1996. V. 50. P. 553–590. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.50.1.553
  37. Enguita F. J., Leitão A. L. // Biomed Res. Int. 2013. V. 2013. https://doi.org/10.1155/2013/542168

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пути аэробной деградации хлорированных феноксиуксусных кислот у бактерий: а — 2,4-Д штамма C. necator JMP134 [4], б — 2,4,5-Т штамма B. phenoliruptrix АС1100 [11, 12]: I — 2,4-Д; II — 2,4-дихлорфенол; III — 2,4-дихлоркатехол; IV — 2,4-дихлор-цис, цис-муконат; V — транс-2-хлордиенлактон; VI — цис-2-хлордиенлактон; VII — 2-хлормалеилуксусная кислота; VIII — 2,4,5-Т; IX — 2,4,5-трихлорфенол; X — 2,5-дихлоргидрохинон; XI — 5-хлоргидроксигидрохинон; XII — 2-гидрокси-1,4-бензохинон; XIII — гидроксигидрохинон; XIV — малеилуксусная кислота; XV — β-кетоадипат; TCA — цикл трикарбоновых кислот.

Скачать (215KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое дерево 16S рРНК штамма 22S и гомологичных ему последовательностей типовых видов бактерий близких к роду Serratia, построенное методом “Neighbor-Joining”. Цифрами указана достоверность ветвления, рассчитанная с помощью “bootstrap”-анализа (значимыми признаются величины больше 50). Масштаб отражает эволюционное расстояние, соответствующее 5 нуклеотидным заменам на каждые 1000 нуклеотидов. В скобках указаны номера последовательностей в базе данных (GenBank).

Скачать (333KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость ОП590 (1) культуральной жидкости и концентрации 2,4-Д (а, 2) и 2,4,5-Т (б, 2) от времени культивирования Serratia sp. 22S в периодической культуре:

Скачать (92KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Основные пути аэробного расщепления ароматического кольца катехола (а) и гидрохинона (б) [35, 36]: I — катехол, II — муконовая кислота, III — 2-гидроксимуконовый полуальдегид, IV — гидрохинон, V — 4-гидроксимуконовый полуальдегид, VI — гидроксигидрохинон, VII — 4-малеилуксусная кислота.

Скачать (125KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Численность клеток штамма Serratia sp. 22S (КОЕ) в чистой (1) и загрязненной 2,4,5-Т (а) и 2,4-Д (б) почве при 100 ПДК (2), 1000 ПДК (3) и 10000 ПКД (4).

Скачать (120KB)
Метаданные
7. Рис.1

Скачать (4KB)
Метаданные
8. Рис.2

Скачать (3KB)
Метаданные
9. Рис.3

Скачать (3KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024