Exploring the dechlorination metabolism of chloromethanes in anaerobic bacteria
Els compostos de metà clorats sovint contaminen el medi ambient, incloent-hi les aigües subterrànies, la qual cosa suposa un risc per al medi ambient i per a la població humana. L'escassetat creixent d'aigua dolça ha generat un interès especial en la remediació dels aqüífers, entre els qua...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/690964 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/690964 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Bioremediació Bioremediation Biorremediación Bacteri anaerobi Anaerobic bacteria Bacteria anaerobia Organoclorat Organochloride Organoclorado Ciències Experimentals 504 579 |
| Sumario: | Els compostos de metà clorats sovint contaminen el medi ambient, incloent-hi les aigües subterrànies, la qual cosa suposa un risc per al medi ambient i per a la població humana. L'escassetat creixent d'aigua dolça ha generat un interès especial en la remediació dels aqüífers, entre els quals, la bioremediació és una alternativa efectiva i econòmicament viable que utilitza microorganismes per degradar compostos halogenats o transformar-los en productes menys tòxics, mitjançant bacteris o enzims microbians. Aquesta tesi busca aprofundir en el coneixement dels bacteris anaerobis capaços de transformar clorometans en compostos no tòxics a través de dos bacteris amb metabolismes diferents. El primera bacteri, Dehalobacter sp., és un bacteri respirador d'organohalogenats (OHRB) que utilitza el triclorometà com a acceptor final d'electrons i el transforma en diclorometà. El segon bacteri, Dehalobacterium sp., fermenta el diclorometà generant formiat i acetat com a productes finals innocus. Vam enriquir un cultiu bacterià derivat d'un pou contaminat que transformava TCM a DCM. Vam obtenir un consorci estable que conté una nova soca de Dehalobacter sp., que vam anomenar soca 8M. Aquest cultiu es va caracteritzar i, a més de TCM, la PCR quantitativa va demostrar que Dehalobacter sp. soca 8M també pot créixer en 1,1,2-tricloroetà (1,1,2-TCA) com a font d'energia. Es van realitzar anàlisis isotòpics de carboni i clor d'aquest bacteri durant la degradació de TCM en tres sistemes enzimàtics i va permetre el càlcul d'un fraccionament isotòpic dual únic i consistent de C-Cl per a tots els tres sistemes ΛC/Cl combinat = 2,8 ± 0,3), que difereix significativament d'altres bacteris anaerobis o mecanismes de transformació de TCM estudiats fins ara. A partir d'aquí, es va seqüenciar el genoma de la soca 8M i es va aplicar una combinació d'estudis de proteòmica, assajos d'activitat enzimàtica, electroforesi de gels natius i espectrometria de masses de proteïnes per estudiar la RdhA i altres proteïnes implicades en la cadena respiratòria d'aquesta soca. La RdhA 40029 va resultar ser la proteïna més abundant durant la degradació tant de TCM com de 1,1,2-TCA, i la distribució de proteïnes al llarg del carril del gel d'electroforesi nativa va suggerir per primera vegada almenys tres interaccions proteïna-proteïna entre les proteïnes de la cadena respiratòria de Dehalobacter. El bacteri fermentador de DCM Dehalobacterium formicoaceticum soca EZ94 forma part d'un cultiu mixt estable que conté també Desulfovibrio, Acetobacterium i Wolinella, i en aquesta tesi es van estudiar les interaccions sinèrgiques entre ells durant la transformació anaeròbia del DCM utilitzant DCM marcat amb 13C, tècniques de dilució per extinció i seqüenciació del gen 16S rRNA. Aquests estudis fisiològics van revelar que el DCM es degradava en el cultiu mixt en un procés d'almenys tres passos: i) fermentació del DCM a acetat i format, ii) oxidació del format a CO2 i H2, i iii) acetogènesi reductiva de H2/CO2. La disponibilitat del genoma seqüenciat de la soca EZ94 ens va permetre investigar més a fons les proteïnes implicades en la decloració del DCM, que encara són desconegudes. Els assaigs d'activitat amb cianocobalamina i diferents fraccions proteiques van suggerir que la proteïna decloradora de DCM era una proteïna soluble cobalamina dependent. El gel de electroforesi nativa combinat amb assajos d'activitat enzimàtica i espectrometria de masses de proteïnes van indicar que la metiltransferasa MecC es detectava en major abundància on s'observava una major transformació de DCM. Basant-nos en aquests resultats bioquímics i en l'anàlisi estructural de les proteïnes designades del casset genòmic Mec (de les sigles en anglès "methylene chloride catabolism", proposem que MecC forma un heterodímer amb MecB (una metiltransferasa cobalamina dependent) i junts formen la unitat catalítica inicial implicada en la decloració del DCM. |
|---|