Dehalococcoides

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.

Dehalococcoides
Clasificación científica
Dominio: Bacteria
Filo: Chloroflexi
Clase: Dehalococcoidia
Xénero: Dehalococcoides
Maymo-Gatell et al. 1997
Especies

Dehalococcoides é un xénero de bacterias da clase Dehalococcoidia que obtén enerxía por medio da oxidación do hidróxeno e a subseguinte deshaloxenación redutiva de compostos orgánicos haloxenados por medio dun tipo de respiración anaerobia denominada respiración de organohaluros ou halorrespiración.[1] Salientan polo seu gran potencial para remediar a contaminación por etenos haloxenados e compostos aromáticos haloxenados. Son as únicas bacterias que se coñece que transforman dioxinas altamente cloradas e PCBs. Ademais, só se coñece unha bacteria, deste xénero, que transforme o tetracloroeteno (tamén chamado percloroeteno ou PCE) en eteno.

Microbioloxía[editar | editar a fonte]

O primeiro membro do xénero Dehalococcoides describiuse en 1997 co nome Dehalococcoides ethenogenes cepa 195. Outros membros adicionais de Dehalococcoides describíronse despois como as cepas CBDB1,[2] BAV1, FL2, VS e GT. En 2012 todas as cepas xa illadas de Dehalococcoides foron reunidas no novo nome taxonómico D. mccartyi.[3]

Actividades[editar | editar a fonte]

Os Dehalococcoides sos bacterias respiradoras de organohaluros obrigadas,[3] o que significa que só poden crecer usando compostos haloxenados como aceptores de electróns. Actualmente, adoita considerarse que o hidróxeno (H2) é o único composto doante de electróns que pode soster o crecemento destas bacterias.[4][5][6] Porén, fixéronse estudos utilizando varios doantes de electróns como o formiato,[7] e o metil violóxeno,[5] que tamén foron efectivos para promover o crecemento de varias especies do xénero. Para realizar os procesos de deshaloxenación redutiva, os electróns son transferidos desde doantes de electróns por medio de deshidroxenases, e finalmente utilízanse para reducir os compostos haloxenados,[3] moitos dos cales son produtos químicos sintetizados industrialmente que actúan como contaminantes.[8] Ademais, demostrouse que unha maioría das actividades de deshaloxenase redutiva teñen lugar en compoñentes extracelulares e membranosos de D. ethenogenes, o que indica que os procesos de descloración poden funcionar semiindependentemente dos sistemas intracelulares.[5] Actualmente, todos as cepas coñecidas do xénero requiren acetato para producir o seu material celular, mais os mecanismos subxacentes non se comprenden ben, xa que parecen carecer de encimas fundamentais que completen os ciclos biosintéticos que se encontran noutros organismos.[6]

Dehalococcoides pode transformar moitos compostos moi tóxicos ou persistentes no ambiente, como o tetracloroeteno (PCE, tamén chamado percloroeteno) e o tricloroeteno (TCE), que son transformados en eteno non tóxico, e tamén dioxinas cloradas, cloruro de vinilo, bencenos, bifenilos policlorados (PCBs), fenois e moitos outros contaminantes aromáticos.[9][10][11]

Aplicacións[editar | editar a fonte]

Dehalococcoides é o único xénero que pode transformar moitos compostos moi tóxicos ou persistentes que non son transformados por ningunhas outras bacterias coñecidas, ademais de transformar tamén compostos haloxenados que utilizan outras bacterias respiradoras de organohaluros.[8][12] Por exemplo, compostos comúns como dioxinas cloradas, bencenos, PCBs, fenois e moitos outros substratos aromáticos poden ser reducidos a formas químicas menos daniñas.[8] Porén, os Dehalococcoides son actualmente as únicas bacterias desclorantes coa capacidade peculiar de degradar os persistentes tetracloroeteno (PCE) e tricloroeteno (TCE) en formas menos tóxicas que son mellores para as condicións ambientais, e por iso son utilizados en biorremediación.[8][13][7] A súa capacidade de creceren usando contaminantes permítelles proliferar en solos ou augas subterráneas contaminados, polo que son prometedores para os intentos de descontaminación in situ.

O proceso de transformar contaminantes haloxenados en compostos non tóxicos implica diferentes encimas redutivos. D. mccartyi cepa BAV1 ten capacidade de reducir o cloruro de vinilo, un contaminante tóxico que xeralmente se orixina en vertedoiros de lixo, a eteno usando un tipo especial de cloruro de vinilo redutase que se cre está codificada no xene bvcA.[14] Tamén se identificou unha desaloxenase redutiva para o clorobenceno na cepa CBDB1.[15]

Varias empresas de todo o mundo usan agora cultivos mixtos que conteñen Dehalococcoides nos seus esforzos de remediación comercial de zonas contaminadas. Nos cultivos mixtos, as outras bacterias presentes poden aumentar o proceso de deshaloxenación ao produciren produtos metabólicos que poden usar despois Dehalococcoides e outras especies implicadas no proceso de degradación.[9][16] Por exemplo, Dehalococcoides sp. cepa WL pode actuar xunto con Dehalobacter en varios pasos para degradar o cloruro de vinilo: Dehalobacter converte o 1,1,2-TCA en cloruro de vinilo, que seguidamente é degradado por Dehalococcoides.[17] Ademais, cómpre a adición de aceptores de electróns, xa que son convertidos en hidróxeno in situ por outras bacterias presentes, o cal pode despois utilizarse como unha fonte de electróns por Dehalococcoides.[12][9] Unha das mesturas que foi utilizada como substrato foi MEAL (unha mestura de metanol, etanol, acetato e lactato).[18] Nos Estados Unidos, BAV1 foi patentada para a decloración redutiva in situ de cloruros de vinilo e dicloroetenos en 2007.[19] Tamén se utilizou D. mccartyi en bioflóculos desclorantes de alta densidade en biorremediación ex situ.[20]

Aínda que os Dehalococcoides demostraron poder reducir contaminantes como o PCE e o TCE, parece que cada especie ten varias capacidades desclorantes que contribúen ao grao en que eses compostos acaban sendo reducidos. Isto podería ter implicacións sobre os efectos das tácticas de biorremediación.[13] Por exemplo, certas cepas de Dehalococcoides teñen preferencia a producir intermediarios máis solubles carcinóxenos, como os isómeros do 1,2–dicloroeteno e o cloruro de vinilo, o que vai en contra dos obxectivos da biorremediación, principalmente debido á súa natureza nociva.[4][8] Por tanto, un importante aspecto das tácticas actuais de biorremediación é a utilización de múltiples organismos desclorantes para promover relacións simbióticas dentro dun cultivo mixto para asegurarse da completa redución a eteno menos tóxico.[13] Como resultado, fixéronse estudos sobre as vías metabólicas e factores ambientais que regulan os procesos deshaloxenativos redutivos para aplicar mellor os Dehalococcoides na biorremediación.[8]

Porén, non todos os membros de Dehalococcoides poden reducir todos os contaminantes haloxenados. Certas cepas non poden usar o PCE nin o TCE como aceptores de electróns (por exemplo, CBDB1) e algunhas non poden usar o cloruro de vinilo co mesmo fin (por exemplo, FL2).[14] As cepas de D. mccartyi 195 e SFB93 son inhibidas por altas concentracións de acetileno (que se acumula en sitios de augas subterráneas contaminada como resultado da degradación do TCE) por medio de cambios na expresión xénica que probablemente alteran o funcionamento normal da cadea de transporte electrónico.[9] Cando se seleccionan cepas de Dehalococcoides para a biorremediación, é importante considerar as súas capacidades metabólicas e as súas sensibilidades a deferentes compostos químicos.

Xenomas[editar | editar a fonte]

Secuenciáronse os xenomas de varias cepas de Dehalococcoides sp..[21][22][23] Conteñen entre 14 e 36 operóns homólogos de desaloxenases redutivas (rdh), cada un dos cales consta dun xene para a deshaloxenase activa (rdhA) e outro xene para unha suposta áncora de membrana (rdhB). A maioría dos operóns rdh dos xenomas de Dehalococcoides están precedidos por un xene regulador, que pode ser do tipo marR (rdhR) ou un sistema de dous compoñentes (rdhST). Dehalococcoides ten xenomas moi pequenos de só 1,4 a 1,5 millóns de pares de bases. Este é un dos valores máis pequenos de todos os organismos de vida libre.

Bioquímica[editar | editar a fonte]

As cepas de Dehalococcoides parece que non codifican xenes para formar quinonas, senón que respiran usando unha nova cadea de transporte electrónico unida a proteínas.[24]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. ↑ "Dehalococcoides". NCIB Taxonomy Browser. 
  2. ↑ Adrian L, Szewzyk U, Wecke J, Görisch H (2000). "Bacterial dehalorespiration with chlorinated benzenes". Nature 408 (6812): 580–583. Bibcode:2000Natur.408..580A. PMID 11117744. doi:10.1038/35046063. 
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Loffler, F. E.; Yan, J.; Ritalahti, K. M.; Adrian, L.; Edwards, E. A.; Konstantinidis, K. T.; Muller, J. A.; Fullerton, H.; Zinder, S. H.; Spormann, A. M. (2012). "Dehalococcoides mccartyi gen. nov., sp. nov., obligately organohalide-respiring anaerobic bacteria relevant to halogen cycling and bioremediation, belong to a novel bacterial class, Dehalococcoidia classis nov., order Dehalococcoidales ord. nov. and family Dehalococcoidaceae fam. nov., within the phylum Chloroflexi". International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 63 (Pt 2): 625–635. ISSN 1466-5026. PMID 22544797. doi:10.1099/ijs.0.034926-0. 
  4. ↑ 4,0 4,1 Cheng, Dan; He, Jianzhong (15 September 2009). "Isolation and Characterization of "Dehalococcoides" sp. Strain MB, Which Dechlorinates Tetrachloroethene to trans-1,2-Dichloroethene". Applied and Environmental Microbiology 75 (18): 5910–5918. PMC 2747852. PMID 19633106. doi:10.1128/AEM.00767-09. 
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Nijenhuis, Ivonne; Zinder, Stephen H. (1 March 2005). "Characterization of Hydrogenase and Reductive Dehalogenase Activities of Dehalococcoides ethenogenes Strain 195". Applied and Environmental Microbiology (en inglés) 71 (3): 1664–1667. PMC 1065153. PMID 15746376. doi:10.1128/AEM.71.3.1664-1667.2005. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Tang, Yinjie J.; Yi, Shan; Zhuang, Wei-Qin; Zinder, Stephen H.; Keasling, Jay D.; Alvarez-Cohen, Lisa (15 August 2009). "Investigation of Carbon Metabolism in "Dehalococcoides ethenogenes" Strain 195 by Use of Isotopomer and Transcriptomic Analyses". Journal of Bacteriology (en inglés) 191 (16): 5224–5231. PMC 2725585. PMID 19525347. doi:10.1128/JB.00085-09. 
  7. ↑ 7,0 7,1 Mayer-Blackwell, Koshlan; Azizian, Mohammad F.; Green, Jennifer K.; Spormann, Alfred M.; Semprini, Lewis (7 February 2017). "Survival of Vinyl Chloride Respiring dehalococcoides mccartyi under Long-Term Electron Donor Limitation". Environmental Science & Technology 51 (3): 1635–1642. Bibcode:2017EnST...51.1635M. PMID 28002948. doi:10.1021/acs.est.6b05050. 
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 Maphosa, Farai; Lieten, Shakti H.; Dinkla, Inez; Stams, Alfons J.; Smidt, Hauke; Fennell, Donna E. (2 October 2012). "Ecogenomics of microbial communities in bioremediation of chlorinated contaminated sites". Frontiers in Microbiology 3: 351. PMC 3462421. PMID 23060869. doi:10.3389/fmicb.2012.00351. 
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 Mao, Xinwei; Oremland, Ronald S.; Liu, Tong; Gushgari, Sara; Landers, Abigail A.; Baesman, Shaun M.; Alvarez-Cohen, Lisa (2017-02-21). "Acetylene Fuels TCE Reductive Dechlorination by Defined Dehalococcoides/Pelobacter Consortia". Environmental Science & Technology 51 (4): 2366–2372. Bibcode:2017EnST...51.2366M. ISSN 0013-936X. PMC 6436540. PMID 28075122. doi:10.1021/acs.est.6b05770. 
  10. ↑ Lu, Gui-Ning; Tao, Xue-Qin; Huang, Weilin; Dang, Zhi; Li, Zhong; Liu, Cong-Qiang (2010). "Dechlorination pathways of diverse chlorinated aromatic pollutants conducted by Dehalococcoides sp. strain CBDB1". Science of the Total Environment 408 (12): 2549–2554. Bibcode:2010ScTEn.408.2549L. PMID 20346484. doi:10.1016/j.scitotenv.2010.03.003. 
  11. ↑ Fennell, Donna E.; Nijenhuis, Ivonne; Wilson, Susan F.; Zinder, Stephen H.; Häggblom, Max M. (2004-04-01). "Dehalococcoides ethenogenes Strain 195 Reductively Dechlorinates Diverse Chlorinated Aromatic Pollutants". Environmental Science & Technology 38 (7): 2075–2081. Bibcode:2004EnST...38.2075F. ISSN 0013-936X. PMID 15112809. doi:10.1021/es034989b. 
  12. ↑ 12,0 12,1 Maymó-Gatell, Xavier; Chien, Yueh-tyng; Gossett, James M.; Zinder, Stephen H. (1997-06-06). "Isolation of a Bacterium That Reductively Dechlorinates Tetrachloroethene to Ethene". Science (en inglés) 276 (5318): 1568–1571. ISSN 0036-8075. PMID 9171062. doi:10.1126/science.276.5318.1568. 
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 Grostern, Ariel; Edwards, Elizabeth A. (2006). "Growth of Dehalobacter and Dehalococcoides spp. during Degradation of Chlorinated Ethanes". Applied and Environmental Microbiology 72 (1): 428–436. PMC 1352275. PMID 16391074. doi:10.1128/AEM.72.1.428-436.2006. 
  14. ↑ 14,0 14,1 Krajmalnik-Brown, Rosa; Hölscher, Tina; Thomson, Ivy N.; Saunders, F. Michael; Ritalahti, Kirsti M.; Löffler, Frank E. (2004-10-01). "Genetic Identification of a Putative Vinyl Chloride Reductase in Dehalococcoides sp. Strain BAV1". Applied and Environmental Microbiology (en inglés) 70 (10): 6347–6351. ISSN 0099-2240. PMC 522117. PMID 15466590. doi:10.1128/aem.70.10.6347-6351.2004. 
  15. ↑ Adrian, Lorenz; Rahnenführer, Jan; Gobom, Johan; Hölscher, Tina (2007-12-01). "Identification of a Chlorobenzene Reductive Dehalogenase in Dehalococcoides sp. Strain CBDB1". Applied and Environmental Microbiology (en inglés) 73 (23): 7717–7724. ISSN 0099-2240. PMC 2168065. PMID 17933933. doi:10.1128/aem.01649-07. 
  16. ↑ Duhamel, Melanie; Edwards, Elizabeth A. (2006-12-01). "Microbial composition of chlorinated ethene-degrading cultures dominated by Dehalococcoides". FEMS Microbiology Ecology 58 (3): 538–549. ISSN 0168-6496. PMID 17117995. doi:10.1111/j.1574-6941.2006.00191.x. 
  17. ↑ Grostern, Ariel; Edwards, Elizabeth A. (2006-01-01). "Growth of Dehalobacter and Dehalococcoides spp. during Degradation of Chlorinated Ethanes". Applied and Environmental Microbiology (en inglés) 72 (1): 428–436. ISSN 0099-2240. PMC 1352275. PMID 16391074. doi:10.1128/aem.72.1.428-436.2006. 
  18. ↑ McKinsey, P.C. (February 20, 2003). "Bioremediation of Trichloroethylene-Contaminated Sediments Augmented with a Dehalococcoides Consortia". Retrieved October 8, 2017.
  19. ↑ Loeffler, Frank (May 3, 2007). "United States Patent Application 20070099284". Arquivado dende o orixinal o 27 de agosto de 2018. Consultado o 2017-10-09. 
  20. ↑ Fajardo-Williams, Devyn (2015). "Coupling Bioflocculation of Dehalococcoides to High-Dechlorination Rates for Ex situ and In situ Bioremediation". ProQuest. Modelo:ProQuest. 
  21. ↑ Kube, M.; Beck, A.; Zinder, SH.; Kuhl, H.; Reinhardt, R.; Adrian, L. (Oct 2005). "Genome sequence of the chlorinated compound-respiring bacterium Dehalococcoides species strain CBDB1". Nat Biotechnol 23 (10): 1269–73. PMID 16116419. doi:10.1038/nbt1131. 
  22. ↑ Seshadri, R.; Adrian, L.; Fouts, DE.; Eisen, JA.; Phillippy, AM.; Methe, BA.; Ward, NL.; Nelson, WC.; et al. (Jan 2005). "Genome sequence of the PCE-dechlorinating bacterium Dehalococcoides ethenogenes". Science 307 (5706): 105–8. Bibcode:2005Sci...307..105S. PMID 15637277. doi:10.1126/science.1102226. 
  23. ↑ Pöritz, M.; Goris, T.; Wubet, T.; Tarkka, MT.; Buscot, F.; Nijenhuis, I.; Lechner, U.; Adrian, L. (Jun 2013). "Genome sequences of two dehalogenation specialists – Dehalococcoides mccartyi strains BTF08 and DCMB5 enriched from the highly polluted Bitterfeld region". FEMS Microbiol Lett 343 (2): 101–4. PMID 23600617. doi:10.1111/1574-6968.12160. 
  24. ↑ Kublik, Anja; Deobald, Darja; Hartwig, Stefanie; Schiffmann, Christian L.; Andrades, Adarelys; von Bergen, Martin; Sawers, R. Gary; Adrian, Lorenz (2016-09-01). "Identification of a multi-protein reductive dehalogenase complex in Dehalococcoides mccartyi strain CBDB1 suggests a protein-dependent respiratory electron transport chain obviating quinone involvement". Environmental Microbiology (en inglés) 18 (9): 3044–3056. ISSN 1462-2920. PMID 26718631. doi:10.1111/1462-2920.13200. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]


Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Dehalococcoides&oldid=6572638»