Oddychanie bakteryjne w podejściu bioremediacyjnym
Atomy halogenu, np. chlor (Cl), rzadko występują w cząsteczkach biologicznych. Jednocześnie chlorowane cząsteczki mogą utrzymywać się i gromadzić w łańcuchu pokarmowym, stanowiąc w ten sposób zanieczyszczenia środowiskowe. W ostatnich badaniach wybrane bakterie beztlenowe wykazały zdolność wykorzystywania szeregu chlorowanych cząsteczek jako akceptorów elektronów służących do pozyskiwania energii podczas oddychania. Oddychanie organohalogenowe stanowi zatem innowacyjne podejście bioremedacyjne pozwalające na pozbycie się takich zanieczyszczeń. Zakres finansowanego przez UE projektu DEHALORES (Breathing chlorinated compounds: unravelling the biochemistry underpinning (de)halorespiration, an exciting bacterial metabolism with significant bioremediation potential) obejmował badanie odrębnych komponentów biologicznych regulujących biochemię tego procesu. Prace badaczy skupione były na redukcyjnej dehalogenazie, tj. nowej klasie enzymów z klastrami Fe-S do odbioru elektronów. Badaczom udało się doprowadzić do ekspresji enzymu w gospodarzu Bacillus megaterium i określić jego strukturę. Dodatkowo przeprowadzono badania regulatorów transkrypcyjnych biorących udział w oddychaniu halogenowym, a także poprzez inżynierię genetyczną przeanalizowano rolę CprK in vivo. Mutacje CprK pokazały, że regulator CprK, korzystając ze skutecznego mechanizmu, ogranicza się wyłącznie do detekcji organohalogenów fenolowych. Chociaż większość istotnych dla środowiska organohalogenów nie zawiera grupy fenolowej, badacze skoncentrowali się na regulatorze typu MarR i określili właściwości wiązania DNA tego regulatora. Mimo iż fizjologiczny ligand tej cząsteczki jest jeszcze niezidentyfikowany, to w projekcie DEHALORES wykazano, że fosforylacja spowodowała poważną reorientację. Podsumowując, dzięki projektowi DEHALORES możliwe było pełne wyjaśnienie mechanizmu odpowiedzialnego za proces redukcyjnej dehalogenacji w bakteriach beztlenowych. Zespół badawczy przewiduje, że ten enzym wraz ze swoimi wariantami znajdzie szerokie zastosowanie w bioremedytacji.
Słowa kluczowe
Bioremediacja, atomy halogenu, oddychanie organohalogenowe, redukcyjna dehalogenaza, CprK, regulator typu MarR
