Microbial ecology and genetics of benzalkonium chloride biotransformation in the environment
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Antimikrobiyal özellikte olan dördüncül amonyum bileşiklerinin (DAB) çevreye salınmaları ekotoksisite ve antimikrobiyal direncinin yayılması gibi problemlere sebep olmaktadır. DAB ların en sık kullanılan alt grubu olan benzalkonyum klorürlerin (BAK) biyodedradasyonu sırasında BAK önce bir N-dealkilasyonu ile benzil dimetil amine (BDA) dönüşür; daha sonra dimetil amin ve metil amin oluşur. Bu reaksiyon sonucunda BAK lar antimikrobiyal özelliklerini ve dolayısıyla çevreye olan etkilerini kaybederler. BAK biyodegradasyonu biyokimyasal olarak bilinmekle birlikte, çevrede biyodegradasyonu gerçekleştiren mikrobiyal komuniteler ve biyodegradasyonda rol oynayan genlerle ilgili çok az şey bilinmektedir. Bu çalişmada yeni bir tür olan Pseduomonas sp. `BIOMIG1` in çevrede BAK biyodegradasyonuyla ilgili önemli rol oynadığı saptanmıştır. BIOMIG1 in biyodegradasyonun farklı kademelerini gerçekleştirebilen fenotiplerinin tüm genomlarının karşılaştırılması sonucunda bir gen kümesinin BAK'ı BDA'ya dönüştürdüğü tespit edilmiştir. Bu gen kümesi içindeki Rieske oksigenaz tek katabolik gen olup ürettiği enzim diğer DAB ları parçalayan enzimlerle düşük seviyede homoloji göstermektedir (~30% amino asit benzerliği). Bu enzim oxyBAC olarak adlandırılmış ve E.coli içerisine transfer edilmiştir. oxyBAK ı sentezleyen E.coli nin BAK'ı eşit oranda BDA'ya dönüştürdüğü gösterilerek, fonksiyonu deneysel olarak da kanıtlanmıştır. Contamination of the environment with biocides such as quaternary ammonium compounds (QACs) has been associated with public health and environmental hazards such as proliferation of antimicrobial resistance and ecotoxicity. Biodegradation of benzalkonium chloride (BAC), the most commonly used type of QAC biocides, is initiated with the conversion of BAC to benzyldimethyl amine (BDMA) via an N-dealkylation reaction. This reaction removes the biocidal activity of the BAC thus eliminates its impact in the environment. However, the structure of BAC degrading microbial communities is not fully understood as well as the genes involved in the BAC biodegradation pathway. In this study, it was demonstrated that a novel BAC degrader Pseudomonas sp. BIOMIG1 played a key role for BAC degradation in the environment. Whole genomes of four BIOMIG1 phenotypes revealed that a gene cluster specific to the former two strains was likely involved in converting BAC to BDMA, which is the key step in the pathway. This gene cluster consisted a Rieske oxygenase (oxyBAC), which was the only catabolic gene that was homologous to those transforming QAC-like compounds. E. coli transformed with oxyBAC could transform BAC into equimolar amounts of BDMA, confirming its function as a novel enzyme catalyzing an unusual dealkylation reaction.
Collections