توصيف مخطط ايضي جديد لتحليل مادة الزانثين بواسطة السلالة البكتيرية المعدلة وراثيا Sphingobium yanoikuyae B1DR
محتوى المقالة الرئيسي
الملخص
الهيدروكربونات متعددة الحلقات (PAHs) هي مجموعة من المركبات الاروماتية التي تحتوي على حلقتين على الأقل. مصدر هذه المركبات هي المنتجات البترولية وتعتبر من أكثر الملوثات انتشارًا في البيئة. تراكم هذه المركبات في البيئة هو نتيجة لصعوبة تحللها بواسطة الاحياء المجهرية. عدم معالجة هذه المركبات قد يتسبب في مشكلة صحية خطيرة حيث يعتبر البعض منها مواد مسرطنة. الزانثين هو أحد هذه المركبات اذا تحتوي على ثلاث حلقات اروماتية. العديد من مشتقات الزانثين عبارة عن أصباغ مفيدة تستخدم في صباغة الأخشاب ومستحضرات التجميل. ومع ذلك. أوضحت العديد من الدراسات أن هذه المركبات لها تأثيرات سامة ومسرطنة. تتم الخطوة الأولى من تحلل هذه المركبات بما في ذلك الزانثين عن طريق الانزيم البكتيري ديوكسجيناز التي تدخل ذرات الأكسجين في الحلقات الاروماتية. في هذه الدراسة ، ركزنا على المعالجة الحيوية البكتيرية للزانثين عبر Sphingobium yanoikuyae B1DR التي تعتبر سلالة معدلة وراثيا تحمل انزيم الديوكسين ديوكسجيناز الزاوي الخاص بالسلالة البكتيرية Sphingomonas wittichii RW1. حيث أظهرت نتائج التحليل باستخدام جهازHPLC لمستخلص الوسط الزرعي لخلايا S. yanoikuyae B1DR النامية على مادة xanthene و succinate قدرة هذه السلالة على تحويل الزانثين إلى 2-hydroxyphenyl acetate والتي لم يتم إنتاجها من قبل النمط البري لسلالاتB1 Sphingobium yanoikuyae. تم التأكد من إنتاج 2-hydroxyphenyl acetate بواسطة جهاز .GC-MS حيث تظهر نتائجنا أهمية هذه السلالة في الحد من التأثيرات السامة للمركب الاورماتي الـ xanthene في البيئة وأن إنزيمات الهيدروكسيل الحلقية والهيدروكسيل المساهمة في تحلل مادة الـ biphenyl في S. yanoikuyae B1 قد تعمل على المركبات الوسطية الناتجة من المسار الايضي لتحلل الـ xanthene.
Received 8/11/2021
Accepted 26/4/2022
Published Online First 20/9/2022
تفاصيل المقالة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
المراجع
Cave MR, Wragg J, Beriro DJ, Vane C, Thomas R, Riding M, et al. An overview of research and development themes in the measurement and occurrences of polyaromatic hydrocarbons in dusts and particulates. J Hazard Mater. 2018 Oct 15; 360: 373-90.
Ravindra K, Sokhi R, Van Grieken R. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: source attribution, emission factors and regulation. Atmos Environ. 2008 Apr 1; 42(13): 2895-921.
Phillips DH. Fifty years of benzo (a) pyrene. Nature. 1983 Jun; 303(5917): 468-72.
Abdel-Shafy HI, Mansour MS. A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: source, environmental impact, effect on human health and remediation. Egypt J Pet. 2016 Mar 1; 25(1): 107-23.
Sahoo BM, Ravi Kumar BV, Banik BK, Borah P. Polyaromatic hydrocarbons (pahs): structures, synthesis and their biological profile. Curr Org Synth. 2020 Dec 1; 17(8): 625-40.
Derayea SM, Nagy DM. Application of a xanthene dye, eosin Y, as spectroscopic probe in chemical and pharmaceutical analysis; a review. Rev Anal Chem. 2018 Sep 1;37(3).
Chaudhary B, Violet T. Chemistry of synthetic dyes: A review. J Interdiscipl Cycle Res. 2020;12(390):390-6.
Raheem SS, Al-Dossary MA, Al-Saad HT. Laboratory study for biodegradation of oxymatrine insecticide by single and mixed cultures of fungi isolated from agriculture soils in Basrah Governorate, Iraq. Baghdad Sci J. 2019;16(1):10-7.
Au W, Hsu TC. Studies on the clastogenic effects of biologic stains and dyes. Environ Mutagen. 1979; 1(1): 27-35.
Mohammed DB, Abbas AH, Abed EH, Ali AM. Biodegradation of Anthracene Compound by Two Species of Filamentous Fungi. Baghdad Sci J. 2018;15(1).
Liu SH, Zeng GM, Niu QY, Liu Y, Zhou L, Jiang LH, et al. Bioremediation mechanisms of combined pollution of PAHs and heavy metals by bacteria and fungi: A mini review. Bioresour Technol. 2017 Jan 1; 224: 25-33.
Singh SK, Haritash AK. Polycyclic aromatic hydrocarbons: soil pollution and remediation. Int J Environ Sci Technol. 2019 Oct; 16(10): 6489-512.
Cerniglia CE. Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Curr Opin Biotechnol. 1993 Jun 1; 4(3): 331-8.
Gibson DT. Beijerinckia sp strain B1: a strain by any other name..... J Ind Microbiol Biotechnol. 1999 Oct 1; 23(4-5): 284-93.
Roberts AJ. Genetic and functional characterization of biphenyl, diphenylmethane, and diphenylether degradation. PhD [dissertation]. New brunswick (NJ): Rutgers University;2020. https://doi.org/doi:10.7282/t3-83v1-rn88
Maeda AH, Nishi S, Hatada Y, Ohta Y, Misaka K, Kunihiro M, et al. Chemical and genomic analyses of polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation in Sphingobium barthaii KK22 reveals divergent pathways in soil sphingomonads. Int Biodeterior Biodegradation. 2020 Jul 1; 151: 104993.
Itoh K, Yatome C. Decolorization and degradation of xanthene dyes by a white rot fungus, Coriolus versicolor. J Environ Sci Health A. 2004 Dec 27; 39(9): 2383-9.
Tomasek PH, Crawford RL. Initial reactions of xanthone biodegradation by an Arthrobacter sp. J Bacteriol. 1986 Sep; 167(3): 818-27.
Gibson DT, Roberts RL, Wells MC, Kobal VM. Oxidation of biphenyl by a Beijerinckia species. Biochem Biophys. Res Commun. 1973 Jan 23; 50(2): 211-9.
Zhao Q, Bilal M, Yue S, Hu H, Wang W, Zhang X. Identification of biphenyl 2, 3-dioxygenase and its catabolic role for phenazine degradation in Sphingobium yanoikuyae B1. J Environ Manage. 2017 Dec 15; 204: 494-501.
Ali F, Hu H, Wang W, Zhou Z, Shah SB, Xu P, et al. Characterization of a dibenzofuran-degrading strain of Pseudomonas aeruginosa, FA-HZ1. Environ Pollut. 2019 Jul 1; 250: 262-73.
Saibu S, Adebusoye SA, Oyetibo GO. Aerobic bacterial transformation and biodegradation of dioxins: a review. Bioresour Bioprocess. 2020 Dec; 7(1): 1-21.
Faisal RM. Understanding the role of Dibenzofuran 4, 4a dioxygenase reveals a silent pathway for biphenyl degradation in Sphingomonas wittichii RW1 and helps in engineering dioxin degrading strains. PhD [dissertation]. New brunswick (NJ): Rutgers University; 2019. https://doi.org/doi:10.7282/t3-cct8-q279
Mahajan R, Verma S, Kushwaha M, Singh D, Akhter Y, Chatterjee S. Biodegradation of di n butyl phthalate by psychrotolerant Sphingobium yanoikuyae strain P4 and protein structural analysis of carboxylesterase involved in the pathway. Int J Biol Macromol. 2019 Feb 1; 122: 806-16.
Cho O, Choi KY, Zylstra GJ, Kim YS, Kim SK, Lee JH, et al. Catabolic role of a three-component salicylate oxygenase from Sphingomonas yanoikuyae B1 in polycyclic aromatic hydrocarbon degradation. Biochem Biophys Res Commun. 2005 Feb 18; 327(3): 656-62.
Schuler L, Ní Chadhain SM, Jouanneau Y, Meyer C, Zylstra GJ, Hols P, et al. Characterization of a novel angular dioxygenase from fluorene-degrading Sphingomonas sp. strain LB126. Appl Environ Microbiol. 2008 Feb 15; 74(4): 1050-7.
Cao J, Lai Q, Yuan J, Shao Z. Genomic and metabolic analysis of fluoranthene degradation pathway in Celeribacter indicus P73T. Sci Rep. 2015 Jan 13; 5(1): 1-2.
Kim E, Zylstra GJ. Molecular and biochemical characterization of two meta-cleavage dioxygenases involved in biphenyl and m-xylene degradation by Beijerinckia sp. strain B1. J Bacteriol. 1995 Jun; 177(11): 3095-103.
Kim E, Zylstra GJ. Functional analysis of genes involved in biphenyl, naphthalene, phenanthrene, and m-xylene degradation by Sphingomonas yanoikuyae B1. J Ind Microbiol Biotechnol. 1999 Oct; 23(4): 294-302.
Mutter TY, Zylstra GJ. Separate Upper Pathway Ring Cleavage Dioxygenases Are Required for Growth of Sphingomonas wittichii Strain RW1 on Dibenzofuran and Dibenzo-p-Dioxin. Appl Environ Microbiol. 2021 May 11; 87(11): e02464-20.
Liu X, Dong Y, Li X, Ren Y, Li Y, Wang W, Wang L, et al. Characterization of the anthranilate degradation pathway in Geobacillus thermodenitrificans NG80-2. Microbiology. 2010 Feb 1; 156(2): 589-95.
Jami MS, Martín JF, Barreiro C, Domínguez-Santos R, Vasco-Cárdenas MF, Pascual M, et al. Catabolism of phenylacetic acid in Penicillium rubens. Proteome-wide analysis in response to the benzylpenicillin side chain precursor. J Proteomics. 2018 Sep 15; 187: 243-59.
Borgerding AJ, Hites RA. Identification and measurement of food and cosmetic dyes in a municipal wastewater treatment plant. Environ Sci Technol. 1994 Jul 1;28(7):1278-84.