Dehalogenimonas lykanthroporepellens
| Dehalogenimonas lykanthroporepellens | |
|---|---|
| Klasyfikacja naukowa | |
| Domena: | |
| Gromada: | |
| Klasa: | |
| Zamówienie: | |
| Rodzina: | |
| Rodzaj: | |
| Gatunek: |
D. lykanthroporepellans
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Dehalogenimonas lykanthroporepellans Moe i in. 2009
|
|
Dehalogenimonas lykanthroporepellens jest beztlenową , Gram-ujemną bakterią z typu Chloroflexota, wyizolowaną ze stanowiska Superfund w Baton Rouge , Luizjana . Jest przydatny w bioremediacji ze względu na swoją zdolność do redukcyjnej dehalogenacji chlorowanych alkanów .
Odkrycie i opis
Dehalogenimonas lykanthroporepellens to Gram-ujemne , nieruchome , nieregularne ziarniaki o średnicy 0,3–0,6 μm. Nie ma dowodów na chorobotwórczość . Są to mezofile , które mogą rosnąć w zakresie temperatur 20–34 ° C, przy czym ich optymalny zakres temperatur to 28–34 ° C. Najlepiej rosną w pH 7-7,5 (zakres pH 6-8, chociaż wyizolowano je z wód gruntowych o pH 5,1). Wzrost obserwowano przy stężeniach soli od 0,1–2% NaCl przy optymalnym wzroście przy ≤1%. Zawartość GC podana w charakterystyce D. lykanthroporellens wynosi 53,8%, jak określono metodą HPLC ; jednakże, jak określono na podstawie analizy genomowej, zawartość GC wynosi 55,04%. D. _ lyankanthroporepellens nie tworzy zarodników . Obserwowano oporność na antybiotyki ampicylinę i wankomycynę .
D. _ lykanthroporepellens jest ściśle beztlenowy i wykorzystuje wodór jako donor elektronów . Hodowano go w beztlenowej pożywce podstawowej w temperaturze 30 ° C w ciemności. Jest zdolny do redukcyjnej dehalogenacji alkanów alifatycznych (alkanów niearomatycznych), takich jak 1,2,3-trichloropropan (redukuje go do chlorku allilu , który abiotycznie przekształca się w obecności wody w alkohol allilowy ).
Dwa szczepy (BL-DC-9 T i BL-DC-8) zostały wyizolowane z ośrodka Superfund w Baton Rouge w Luizjanie w 2009 roku przez Moe, Yana, Nobre, Costę i Raineya — naukowców z Louisiana State University i University of Coimbra ( Coimbra , Portugalia ). Zakład Superfund to opuszczony zakład zawierający odpady niebezpieczne. To miejsce było zanieczyszczone chlorowanymi rozpuszczalnikami .
Nazwa rodzaju Dehalogenimonas odzwierciedla jego zdolność do dehalogenacji chlorowanych alkanów. Nazwa gatunku lykanthroporepellens pochodzi od lykanthropos oznaczającego wilkołaka i re-pellens oznaczającego odpychanie. Nazwa gatunku odnosi się do czosnkowego zapachu bakterii podczas hodowli. Niektóre legendy głoszą, że czosnek może być używany do odstraszania stworzeń, takich jak wilkołaki i wampiry.
Filogeneza
Istnieje sześć klas w obrębie typu Chloroflexota : Chloroflexia, Anaerolinea, Caldilinea, Dehalococcoidia (wcześniej nieformalnie znana jako Dehalococcoidetes ), Ktedonobacteria i Thermomicrobia . D. lykanthroporepellens należy do klasy Dehalococcoidia. Chloroflexota składa się z zielonych bakterii bezsiarkowych, które są beztlenowymi fototrofami (nie wytwarzają tlenu podczas fotosyntezy ), które wykorzystują H 2 lub H 2 S jako donor elektronów. jednak D. _ lykanthroporepellens wykorzystuje polichlorowane alkany alifatyczne jako akceptor elektronów. Chloroflexota to najgłębiej rozgałęzione (najstarsze) beztlenowe fototrofy na drzewie życia .
Wiele gatunków Chloroflexota jest ciepłolubnych , jednak Dehalogenimonas lykanthroporepellens jest mezofilem. Oscillochloris (Klasa Chloroflexia ) są również mezofilne . Pomimo tego związku D. lykanthroporepellens jest bliżej spokrewniony z Dehalococcoides (klasa Dehalococcoidia) z 90% podobieństwem sekwencji genu 16S rRNA. D. _ lykanthroporepellens różnią się również od innych gatunków z rodzaju Chloroflexota tym, że nie są nitkowate .
Metabolizm
Dehalogenimonas lykanthroporepellens jest organizmem chemotroficznym , który wykorzystuje H2 jako donor elektronów i polichlorowane alkany alifatyczne jako akceptor elektronów . Cząsteczki te obejmują 1,2,3-trichloropropan , 1,2-dichloropropan , 1,1,2,2-tetrachloroetan , 1,1,2-trichloroetan i 1,2-dichloroetan . Istnieje jednak kilka chlorowanych alkanów, których nie może zredukować, takich jak 1-chloropropan i 2-chloropropan . Wykorzystuje te związki jako akceptory elektronów w reakcjach dihaloeliminacji. W dihaloeliminacjach donor elektronów ( w tym przypadku H2) jest używany do usuwania dwóch halogenów z sąsiednich atomów węgla, które są połączone wiązaniami podwójnymi. 1,2,3 -trichloropropan jest redukowany do chlorku allilu przez D. lykanthroporepellens i dalej przekształcane abiotycznie w alkohol allilowy w obecności wody (mogą wystąpić inne reakcje abiotyczne). Źródło węgla nie zostało określone dla tego gatunku, ale inne organizmy z Chloroflexota wykorzystują CO 2 jako źródło węgla.
Genom
dwa szczepy D. lykanthroporepellens zostały wyizolowane i scharakteryzowane, tylko typ szczepu BL-DC-9 T miał zsekwencjonowany genom. Dlatego odnosząc się do D. lykanthroporepellens w tej sekcji, wszystkie informacje są weryfikowane tylko dla BL-DC-9 T. D. _ lykanthroporepellens ma kolisty chromosom składający się z 1 686 510 bp i zawartość GC , w oparciu o analizę genomową, 55,04%. Genom zsekwencjonowano przy użyciu zarówno platform sekwencjonowania Illumina , jak i 454 , a dokładniej biblioteki shotgun Illumina, biblioteki roboczej 454 i biblioteki sparowanych końcówek 454 . Dane sekwencji Illumina zostały zebrane i połączone z zebranymi 454 danymi. Początkowy montaż zawierał 64 kontigów (zestaw zachodzących na siebie DNA ) w 1 rusztowaniu (zestaw zachodzących na siebie kontigów o znanych długościach przerw). Geny zostały opatrzone adnotacjami przy użyciu kombinacji automatycznej i ręcznej selekcji. Przewidywano 1771 genów , z których 1720 to geny kodujące białka, a 51 to RNA. Przypuszczalną funkcję wyznaczono dla prawie 70% genów kodujących białka.
Zainteresowanie D. _ lykanthroporepellens wynika z jego zdolności do degradacji polichlorowanych alkanów alifatycznych do bezpiecznych produktów. Kataliza redukcyjnej dehalogenacji związków chlorowanych jest zależna od obecności i ekspresji genów kodujących dehalogenazy redukcyjnej . Geny te są zorganizowane w rdhAB , które kodują białko RdhA (dehalogenaza redukcyjna) i białko RdhB (kotwica błonowa). D. _ Wykazano, że lykanthroporepellens ma kilka genów rdhA i rdhB w chromosomie.
Ponadto D. _ lykanthroporepellens ma region profagowy zawierający 45 hipotetycznych białek, co stanowi około 4% chromosomu. Dodatkowe ~ 4,3 % genomu D. lykanthroporepellens składa się z elementów sekwencji insercyjnej , które kodują 74 pełne lub skrócone transpozazy . Zatem poziomy transfer genów wydaje się być potencjalnym mechanizmem adaptacji D. lykanthroporepellens do swojej niszy ekologicznej .
Zastosowanie w bioremediacji
Polichlorowane alifatyczne alkany C2 i C3 (etany i propany z co najmniej dwoma podstawnikami chlorowymi) są ważnymi przemysłowo półproduktami chemicznymi produkowanymi na całym świecie na masową skalę. Z powodu wycieków i niewłaściwych metod utylizacji w przeszłości te związki chloru są powszechnym zanieczyszczeniem wód gruntowych i gleby w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie. bioremediacyjne , które opierają się na działaniu beztlenowych, redukcyjnie dehalogenujących bakterii, takich jak D. lykanthroporepellens okazały się bardzo obiecujące w oczyszczaniu gleby i wód gruntowych zanieczyszczonych chlorowanymi rozpuszczalnikami . Za pomocą qPCR (ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy w czasie rzeczywistym) stwierdzono, że sekwencje genów 16S rRNA dla szczepów Dehalogenimonas występują w stężeniach sięgających 10 6 kopii/ml wód gruntowych zanieczyszczonych rozpuszczalnikami chlorowanymi w wysokim stężeniu i stanowią do prawie 19% wszystkich kopii bakteryjnego genu 16S rRNA.
Charakterystyka D. _ Projekt lykanthroporepellens pomógł w planach rekultywacji dzięki lepszemu zrozumieniu ogólnego procesu redukcyjnej dehalogenacji związków chloru obecnych w wodach gruntowych oraz różnorodności zaangażowanych organizmów. Ze względu na bliskie pokrewieństwo z Dehalococcoides spp., D. Stwierdzono, że lykanthroporepellens jest amplifikowany przez startery, które kiedyś uważano za specyficzne dla ukierunkowania na Dehalococcoides spp. Różnicowanie obecności Dehalococcoides spp. i D. _ lykanthroporepellens jest ważny dla planowania środków zaradczych, ponieważ D. lykanthroporepellens dehalogenuje polichlorowane alkany, ale nie jest w stanie dehalogenować chlorowanych etenów, takich jak Dehalococcoides spp. Ponadto D. _ lykanthroporepellens była pierwszą wyizolowaną czystą kulturą , która mogła dehalogenować 1,2,3-trichloropropan (1,2,3-TCP) w warunkach beztlenowych. D. _ Wykazano również, że lykanthroporepellens dehalogenuje 1,2-dichloroetan (1,2-DCA), 1,2-dichloropropan (1,2-DCP) i 1,1,2-trichloroetan (1,1,2-TCA) obecne w mieszaninach iw stężeniach odpowiednio 8,7, 4,0 i 3,8 mM. Odkrycia te są ważne, ponieważ duża liczba zanieczyszczonych miejsc zawiera mieszaniny różnych chlorowanych rozpuszczalników i/lub wysokie stężenia.
