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基于GenoLab M的全基因组测序展现假单胞菌降解全氟羧酸的生物学机制
时间:
2024-02-05
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基于GenoLab M的全基因组测序展现假单胞菌降解全氟羧酸的生物学机制


文章梗概

壹定发生物用户俄罗斯科学院乌法联邦研究中心在国际期刊——toxics上揭晓题为“Biodegradation Potential of C7-C10 Perfluorocarboxylic Acids and Data from the Genome of a New Strain of?Pseudomonas mosselii?5(3)”的研究效果。研究者从杀虫剂(含氟化物)污染的土壤中疏散到一株假单胞菌Pseudomonas mosselii?5(3),并发现其对C7-C10的全氟羧酸perfluorocarboxylic acids (PFCAs)具有降解潜能,随后通过GenoLab M测序仪完成了gai菌株的基因组测序,发现其基因组全长为5.6 Mb,含有5134个基因,其中有4个基因编码的酶,加入氟化物的降解。此外,唯一碳源(种种C7-C10的全氟羧酸)作育实验和LC-MS剖析也验证了gai假单胞菌降解全氟羧酸的潜能。


配景先容

全氟羧酸的主要代表是全氟辛酸和全氟辛烷磺酸,它们稳固性高,普遍用于杀虫剂生产、织物掩护剂、食物外包装、电镀及灭火器的泡沫因素。这类化合物在生物体内易累积,难降解,不仅会迫害野生动物,对人体也有毒副作用,如:诱发种种肿瘤,引起免疫系统和肝脏杂乱,影响胎儿发育及生殖功效。随着人类的大量使用,在水体与土壤等情形中,全氟羧酸被普遍检出。因此,开发有用的手艺来剖析全氟羧酸类化合物已迫在眉睫。


当前,剖析全氟羧酸类化合物的通例手段,包罗化学处置赏罚、高温焚烧和超声波手艺。然而,这些要领既昂贵又低效,无法取得令人知足的效果。因此,生物降解手艺,尤其是基于微生物的全氟羧酸化合物降解手艺就提上了日程,而现在许多研究发现,假单胞菌具有降解有机氟化合物的能力。


*以下为gai研究效果解读


效果提要


01?菌株的种属判断与基因组功效注释

基于心理与生化实验的一系列效果及16S rRNA的剖析,菌株被归属到假单胞菌Pseudomonas。选取属内代表菌株,基于全基因组剖析效果,被分类到Pseudomonas?mosselii?(图1A)。对P.mosselii?5(3)二代测序,组装获得的基因组全长5,676,241 bp,GC含量64.38%。菌株P.mosselii 5(3)含有5134个基因,其中56.8%的基因功效能被KEGG数据库注释,尤其是外詂i镏噬锝到庥氪弧癤enobiotics biodegradation and metabolism”这个分类中有凌驾60个功效基因,它们主要加入降解种种芬芳族化合物(乙苯、硝基甲苯、二甲苯、苯乙烯、萘、多环芳烃、氨基苯甲酸酯、二恶英等)。此外,在基因组中还发现了可能加入全氟羧酸脱羧和脱羰基化的酶的编码基因,如加入氟化物脱卤历程的卤烷脱卤酶基因(dhaA)和卤乙酸脱卤酶H-1基因(dehH1)

基于GenoLab M的全基因组测序展现假单胞菌降解全氟羧酸的生物学机制


02?在C7-C10全氟羧酸生长体现

细菌为了在全氟羧酸上生长,需要将其运输到细胞中,合成一种能够断裂C-Fjian的高效酶,并识别有毒的氟离子,随后将其从细胞中倾轧。本研究发现:以上的障碍对于P.mosselii?5(3)都不是问题,由于它能够在以C7-C10 全氟羧酸作为唯一碳源的矿物作育基上优异生长,而6-7天后,其生物量到达峰值。


03?剖析C7-C10全氟羧酸的降解途经

全氟羧酸的生物降解可能包罗多个步骤:脱羧、羟基化和脱氟。LC-MS检测了菌株以全氟羧酸为碳源生长的作育液的代谢物,接纳离子交流色谱检测氟离子,并团结基因组中编码加入脱羧、羟基化和脱氟反映的酶,绘制出下图所示的生物降解途径。

基于GenoLab M的全基因组测序展现假单胞菌降解全氟羧酸的生物学机制


结论

1.?菌株P.mosselii?5(3)疏散自杀虫剂污染的土壤,首ci报道了它能降解C7-C10全氟羧酸。

2.?菌株的基因组测序发现了之前未在微生物中报道的基因,包罗氟化合物降解关jian的酶或卵白,如卤烷脱卤酶基因、卤乙酸脱卤酶H-1基因、氟离子转运基因和烷磺酸单加氧酶基因。

3.?LC-MS剖析效果批注,转化是由全氟己酸引起的,陪同氟离子的释放。

4.?菌株P.mosselii?5(3)在分子层面上证实具有剖析C7-C10 全氟羧酸的高潜力,gai项研究将有助于探索菌株在降解全氟羧酸的细胞生物学历程和相关生物手艺的开发,以恢复受有机氟化物污染的环綾hang


参考文献

Chetverikov S, Hkudaygulov G, Sharipov D, et al. Biodegradation Potential of C7-C10 Perfluorocarboxylic Acids and Data from the Genome of a New Strain of Pseudomonas mosselii 5 (3)[J]. Toxics, 2023, 11(12): 1001.

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