Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Kierowanie ewolucją mechanizmu biodegradacji

Aby poradzić sobie z uporczywością znaczącej grupy zanieczyszczeń organicznych, naukowcy uczestniczący w badaniu finansowanym ze środków UE zdecydowali się na zmodyfikowanie enzymów odpowiedzialnych za ich degradację. Naukowcy zidentyfikowali potencjalne mechanizmy odpowiedzialne za ewolucję tych enzymów i zaproponowali sposoby ich wykorzystania do obróbki zanieczyszczonej gleby lub wody.
Kierowanie ewolucją mechanizmu biodegradacji
Mikroorganizmy pełnią fundamentalną rolę w cyklu biochemicznym wielu naturalnych i syntetycznych związków chemicznych; proces związany z ich rozpadem określany jest mianem biodegradacji. Zwykle substancje powstałe w wyniku rozpadu są wykorzystywane jako źródła energii, węgla i azotu lub innych substancji odżywczych.

Jednak ksenobiotyki — związki obce dla biosfery — mogą być odporne na biodegradację lub transformację, gromadzić się w środowisku i wywierać na nie szkodliwy wpływ. Finansowany ze środków UE projekt PROACTIVE ("Programmed acceleration of evolution of the biodegradative gene inventory") poświęcony był rozwiązaniu problemu uporczywości ksenobiotyków poprzez ujarzmienie naturalnego mechanizmu powstawania różnorodności i doboru. Ostatecznym jego celem było przyspieszenie ewolucji szlaków biodegeneracyjnych dotyczących tych związków.

W pierwszym kroku naukowcy dokonali analizy bioinformatycznej w celu identyfikacji i filogenetycznej rekonstrukcji rodziny enzymów związanych z biodegradacją. W szczególności byli oni zainteresowani aromatycznymi oksygenazami, które mogłyby być wykorzystane do biodegradacji ksenobiotyków aromatycznych. Te prognozowane sekwencje po raz pierwszy reprezentowały zastosowanie dziedzicznej rekonstrukcji w przypadku enzymów biodegradacyjnych i zostały następnie włączone w drodze mutagenezy do różnych szlaków katabolicznych (szlak toluenu, szlak 2,4-dichlorofenoksyoctanowy, szlak 2,4-dinitrotoluenowy).

W trakcie realizacji projektu stało się oczywiste, że konieczne będzie dostrojenie szlaków metabolicznych w celu uniknięcia stresu oksydacyjnego. Dzięki skoncentrowaniu działań wokół ewolucji genów DNT związanych ze szlakiem 2,4-dinitrotoluenowym, naukowcy odkryli powiązanie między endogenną produkcją reaktywnych form tlenowych (ROS) a mechanizmami naprawy DNA. Odkrycie to wskazywało na to, że ewolucja biodegradacji związku ksenobiotycznego mogłaby zostać wyjaśniona za pomocą mutagennego napięcia wywoływanego wadliwym działaniem istniejących wcześniej enzymów na nieoptymalne substraty.

Podsumowując, wyniki projektu PROACTIVE przedstawiają obraz ewolucji mikroorganizmów powodujących degradację ksenobiotyków oraz szlaki kataboliczne dla ksenobiotyków aromatycznych. Informacje te mogą zostać wykorzystane w inżynierii ewolucyjnej w celu rozwiązania problemu biodegradacji związków ksenobiotycznych.

Powiązane informacje

Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę