Zwalczanie zanieczyszczenia metabolitami
Ksenobiotyki, takie jak pestycydy, nie są naturalnymi składnikami systemów biologicznych, ale trafiają do dróg wodnych w wyniku rozpadu innych zanieczyszczeń. Jednak proste alkohole trzeciorzędowe są rzadko rozkładane przez bakterie, czy inne mikroorganizmy. W ramach projektu BIOTEROL skupiono się na stworzeniu w warunkach laboratoryjnych skutecznych ścieżek degradacji ksenobiotycznych alkoholi trzeciorzędowych zawierających sześć do dziesięciu atomów węgla. Zespół badawczy rozpoczął od znanych bakterii, takich jak Aquincola tertiaricarbonis L108 (L108), biorących udział w rozkładzie alkoholi trzeciorzędowych. Naukowcy wywołali mutagenezę w szczepie L108 w celu znalezienia genów związanych ze szlakiem trzeciorzędowego alkoholu tert-amylowego (TAA). Po porównaniu profili ekspresji proteomu z różnymi źródłami węgla i regulacji klastra genów zidentyfikowano pięć genów z nadmiarową funkcją związaną z rozpadem alkoholu trzeciorzędowego. Testy aktywności enzymów z wykorzystaniem aldehydu C5 wykazały, że jeden z kandydatów, dehydrogenaza aldehydowa nie przystosowała się wyłącznie do rozkładu TAA, a więc zwiększenie szybkości szlaku jest możliwe. Kontynuowane są badania nad dehydrogenazą prenalną (ang. prenal dehydrogenase) na szlaku degradacji TAA z mutacjami w pobliżu miejsca aktywnego. Następnie zespół przyjrzał się związkom stojącym wyżej niż C5, aż do C8. Linie ewolucji szczepu L108 ze związkiem C6 analizowano z perspektywy genetycznej, fizjologicznej i chemicznej. Zaobserwowane skrócenie czasu generowania może być wywołane czynnikami regulującymi geny lub zwiększeniem aktywności innych genów. Bonusem może być bioprodukcja alkoholi C5 i C6 z cukrów i kwasów karboksylowych z zastosowaniem reakcji odwrotnej. Zespół odkrył, że dehydrogenaza prenalna wykazuje swoistość dla substratów o średnim łańcuchu. Dotychczasowe wyniki badań zostaną wykorzystane do oceny alkoholi trzeciorzędowych C6 do C10 pod kątem dostarczania parametrów do modelowania potencjału bioremediacyjnego in situ. Ponadto właściwości kultur L108 można wykorzystać do usuwania zanieczyszczeń w skażonych miejscach.
