Ideonella sakaiensis

Ideonella sakaiensis
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:ProteobakterierKlasse:Beta proteobakterierBestille:BurkholderialesFamilie:ComamonadaceaeSlægt:IdeonellaUdsigt:Ideonella sakaiensis
Internationalt videnskabeligt navn
Ideonella sakaiensis Yoshida et al. 2016

Ideonella sakaiensis  (lat.)  er en type gram -negative bakterier fra Proteobacteria -gruppen . Disse organismer er kendt for deres evne til hurtigt at nedbryde polyethylenterephthalat (PET), en plast, der er meget udbredt i emballering og emballering. Tidligere er lignende plastnedbrydende egenskaber kun fundet i visse svampe , såsom trådsvampen Fusarium oxysporum , der kan vokse på et mineralsk medium indeholdende PET-filamenter, og Pestalotiopsis microspora , som kan optage polyurethan [1] [2] .

Discovery

Bakterien Ideonella sakaiensis blev fundet i en screening af jord-, vand- og slamprøver taget fra et genbrugssted for PET-flasker i Sakai City , Japan . Organismerne i prøverne blev testet for deres evne til at overleve på PET-film som hovedkilden til kulstof . Forskningsresultaterne blev offentliggjort i marts 2016 [2] .

Mens de studerede bakterien Ideonella sakaiensis , har forskere udviklet et enzym, der kan fordøje visse typer plastik. Opdagelsen blev gjort ved et uheld. Forskere arbejder i øjeblikket på at forbedre enzymet, så det kan bruges til at nedbryde plastik på kort tid [3] .

Beskrivelse

Ideonella sakaiensis  er en gramnegativ, aerob , ikke- sporedannende stavformet bakterie. Cellerne er bevægelige og bærer en polær flagel . De indeholder cytochromoxidase og katalase . Den vigtigste isoprenoid quinon  er ubiquinon . De vigtigste polære lipider  er phosphatidylethanolamin , lysophosphatidylethanolamin , phosphatylglycerol og diphosphatidylglycerol. GC-sammensætning af genomisk DNA 70,4%. Disse bakterier er i stand til at vokse ved pH 5,5-9,0 (optimal pH 7-7,5) og temperatur 15-42°C (optimal temperatur 30-37°C) [4] .

Fylogenetisk analyse viste, at arten Ideonella sakaiensis er tættest på arterne Ideonella dechloratans og Ideonella azotifigens [4] .

Metabolisme

Cellerne, der lever på PET-filmen, er forbundet med hinanden ved hjælp af udvækster, mens kortere udvækster forbinder cellerne og filmene. Det er muligt, at enzymer , der nedbryder PET , leveres til filmen gennem disse udvækster . Under påvirkning af bakterielle enzymer blev PET-filmen væsentligt ødelagt og fuldstændigt nedbrudt efter 6 uger ved en temperatur på 30 °C [2] .

Den foreslåede mekanisme for PET-nedbrydning af Ideonella sakaiensis- bakterier er som følger. For det første nedbryder det ekstracellulære enzym PETase (et enzym, der hydrolyserer PET) PET til mono(2-hydroxyethyl)terephthalsyre (hovedproduktet) og terephthalsyre (et biprodukt). PETasen af ​​Ideonella sakaiensis har kun 51% aminosyresekvenslighed med et andet enzym, der er i stand til at hydrolysere PET, hydrolasen fra bakterien Thermobifida fusca . Mono(2-hydroxyethyl)terephthalsyre hydrolyseres af det passende enzym (formodet lipoprotein ) til terephthalsyre og ethylenglycol . Terephthalsyre leveres til cellen via et særligt bærerprotein og kataboliseres sekventielt af to enzymer til protocatechuic syre . Derefter ødelægger en speciel 3,4 - dioxygenase den aromatiske ring af protocatechuic syre [2] .

Betydning

Opdagelsen af ​​Ideonella sakaiensis giver forudsætningerne for udvikling af bioremediering  - affaldsbehandling ved hjælp af levende organismer. For eksempel talte professor Uwe Bornscheuer fra universitetet i Greifswald om behovet for at fremskynde processen, for eksempel ved at indsætte de identificerede gener , der er involveret i nedbrydningen af ​​plastik i en hurtigt formerende bakterie som Escherichia coli . Denne opdagelse rejser også spørgsmål om udviklingen af ​​bakterier, da enzymerne involveret i nedbrydningen af ​​PET adskiller sig væsentligt i deres funktion fra de nærmeste kendte enzymer fra andre bakterier [5] .

Noter

  1. ↑ Russell JR , Huang J. , Anand P. , Kucera K. , Sandoval AG , Dantzler KW , Hickman D. , Jee J. , Kimovec FM , Koppstein D. , Marks DH , Mittermiller PA , Núñez SJ , Santiago M .. Townes MA , Vishnevetsky M. , Williams NE , Vargas MP , Boulanger LA , Bascom-Slack C. , Strobel SA Bionedbrydning af polyesterpolyurethan af endofytiske svampe.  (engelsk)  // Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. - 2011. - Bd. 77, nr. 17 . - P. 6076-6084. - doi : 10.1128/AEM.00521-11 . — PMID 21764951 .
  2. ↑ 1 2 3 4 Yoshida S. , Hiraga K. , Takehana T. , Taniguchi I. , Yamaji H. , Maeda Y. , Toyohara K. , Miyamoto K. , Kimura Y. , Oda K. Abacterium der nedbryder og assimilerer poly (ethylenterephthalat).  (engelsk)  // Science (New York, NY). - 2016. - Bd. 351, nr. 6278 . - S. 1196-1199. - doi : 10.1126/science.aad6359 . — PMID 26965627 .
  3. ↑ "Forskere har ved et uheld skabt et mutant enzym, der spiser plastaffald" Arkiveret 17. april 2018 på Wayback Machine Science Alert, 17. april 2018
  4. ↑ 1 2 Tanasupawat S. , Takehana T. , Yoshida S. , Hiraga K. , Oda K. Ideonella sakaiensis sp. nov., isoleret fra et mikrobielt konsortium, der nedbryder PET.  (engelsk)  // Internationalt tidsskrift for systematisk og evolutionær mikrobiologi. - 2016. - doi : 10.1099/ijsem.0.001058 . — PMID 27045688 .
  5. ↑ Luigi Lugmayr. NYE BAKTERIER ETS PET PLASTIC (marts 2016). Hentet 20. marts 2016. Arkiveret fra originalen 12. marts 2016.