Behandlung gegen Metabolit-Schadstoff
Xenobiotika-Verbindungen wie Pestizide sind keine natürliche Komponente biologischer Systeme, aber sie finden sich als Folge des Abbaus anderer Schadstoffe in Wasserstraßen. Solche einfachen tertiären Alkohole werden jedoch selten durch Bakterien oder andere Mikroorganismen abgebaut. Das Projekt BIOTEROL konzentrierte sich auf die Einleitung einer Laborentwicklung effizienter Abbaupfade für xenobiotische Tertiäralkohole mit sechs bis zehn Kohlenstoffatomen. Das Forschungsteam begann mit Bakterien, von denen eine Beteiligung am tertiären Alkoholabbau bereits bekannt, zum Beispiel Aquincola tertiaricarbonis L108 (L108). Die Forscher induzierten Mutagenese im Stamm L108, um Gene zu finden, die an dem tertiären Tert-Amylalkohol (TAA)-Pfad beteiligt sind. Der Vergleich von Proteom-Expressionsprofilen mit unterschiedlichen Kohlenstoffquellen und Gen-Cluster-Regulation führte zur Identifizierung von fünf Gen-Kandidaten mit einer redundanten Funktion, die am tertiären Alkoholabbau beteiligt waren. Enzymaktivitäts-Assays mit einem C5-Aldehyd zeigten, dass einer der Kandidaten, Aldehyd-Dehydrogenase, sich nicht nur an den Abbau von TAA angepasst hat, so dass eine Verbesserung des Pfades möglich ist. Tests an der prenalen Dehydrogenase im TAA-Abbaupfad mit Mutationen in der Nähe der aktiven Stelle sollen fortgesetzt werden. Danach untersuchte das Team höhere Verbindungen als C5-Prenal: bis zu C8. Evolutionslinien des Stammes L108 mit der C6-Verbindung wurden aus einer genetischen, physiologischen und chemischen Perspektive analysiert. Eine beobachtete Reduktion der Generationszeit könnte auf Genregulationsfaktoren oder eine erhöhte Leistung anderer Gene zurückzuführen sein. Ein zusätzlicher Nutzen könnte die Bioproduktion von C5- und C6-Alkoholen aus Zuckern und Carbonsäuren unter Verwendung der umgekehrten Reaktion sein. Das Team stellte fest, dass die Prenaldehydrogenase eine Spezifität für mittelkettige Substrate aufweist. Die bisherigen Forschungsergebnisse werden verwendet, um das Schicksal von C6- bis C10- Tertiäralkoholen zu beurteilen und so Parameter für die Modellierung des Potenzials für die in situ-Bioremediation zu liefern. Darüber hinaus können die Eigenschaften der L108-Kulturen zur Schadstoffentfernung an kontaminierten Stellen genutzt werden.
