Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Nylonase )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Бактерии, поедающие нейлон
Научная классификация е
Домен:Бактерии
Тип:Актинобактерии
Класс:Актинобактерии
Приказ:Актиномицеты
Семья:Micrococcaceae
Род:Paenarthrobacter
Разновидность:Paenarthrobacter ureafaciens
Неформальная группа :Paenarthrobacter ureafaciens KI72 GTDB
r95 и NCBI, 2020 (Busse HJ, 2016)
Синонимы
  • Arthrobacter sp. KI72 Takehara
    I, 2017 [1]
  • Flavobacterium sp. КИ72
    Негоро С, 1980
  • Achromobacter guttatus KI72
    Киношита С, 1975

(Из-за ошибки оптического распознавания символов название штамма иногда сообщалось как «K172».)

Paenarthrobacter ureafaciens KI72 , известный как нейлон-едят бактерий , является штамм из Paenarthrobacter ureafaciens , которые могут переваривать определенные побочные продукты из нейлона 6 производства. [2] Он использует набор ферментов для переваривания нейлона, широко известный как нейлоназа . [3]

Открытие и номенклатура [ править ]

Химическая структура 6-аминогексановой кислоты

В 1975 году группа японских ученых обнаружила штамм бактерии, живущих в прудах , содержащих сточные воды из нейлона фабрики, которые могут переваривать определенные побочные продукты из нейлона 6 производства, такие как линейный димер 6-aminohexanoate . Неизвестно, что эти вещества существовали до изобретения нейлона в 1935 году. Первоначально он был назван Achromobacter guttatus . [4]

Исследования 1977 года показали, что три фермента, которые бактерии использовали для переваривания побочных продуктов, значительно отличались от любых других ферментов, производимых любыми другими бактериями, и не эффективны ни с одним материалом, кроме побочных продуктов искусственного нейлона. [5]

Бактерия была перенесена на Flavobacterium в 1980 году. [6] Ее геном был определен в 2017 году, снова переназначив ее на Arthrobacter . [1] базы данных Геном таксономической считает штамм Paenarthrobacter ureafaciens после 2016 года реклассификации. [7] С января 2021 года браузер таксономии NCBI был обновлен для соответствия GTDB.

Потомки [ править ]

Несколько более новых штаммов были созданы путем выращивания оригинального KI72 в различных условиях. К ним относятся KI722, KI723, KI723T1, KI725, KI725R и многие другие. [8]

Ферменты [ править ]

Бактерия содержит следующие три фермента:

  • 6-аминогексаноатциклический димергидролаза (EI, NylA , P13398 )
  • 6-аминогексаноат- димергидролаза (EII, NylB , P07061 )
  • 6-аминогексаноат-олигомер эндогидролаза (EIII, NylC , Q57326 )

Все три фермента кодируются плазмидой pOAD2. [9] Плазмида может быть перенесена в E. coli , как показано в публикации 1983 года. [10]

EI [ править ]

Фермент EI относится к амидазам . Его структура была определена в 2010 году. [11]

EII [ править ]

EII возник в результате дупликации гена с последующей заменой оснований другим белком EII '. Оба фермента содержат 345 идентичных аминокислот из 392 аминокислот (88% гомологии). Ферменты похожи на бета-лактамазу . [12]

Белок EII '( NylB' , P07062 ) примерно в 100 раз менее эффективен по сравнению с EII. Исследование 2007 года, проведенное командой Сейджи Негоро, показывает, что всего два аминокислотных изменения EII ', то есть G181D и H266N, повышают его активность до 85% от EII. [9]

EIII [ править ]

Структура EIII была определена в 2018 году. Вместо того, чтобы быть совершенно новым ферментом, он, по-видимому, является членом семейства N-концевых нуклеофильных (N-tn) гидролаз. [13] В частности, вычислительные подходы классифицируют его как гидролазу MEROPS S58 (теперь переименованную в P1). [14] [15]

Первоначально EIII считался полностью новым. Сусуму Оно предположил, что это произошло из-за комбинации события дупликации гена с мутацией сдвига рамки считывания . Введение тимидина изменения будет превратить аргинин-богатых 427aa белка в 392aa фермента. [16]

Роль в обучении эволюции [ править ]

Основная статья: нейлоноядные бактерии и креационизм

Существует научный консенсус в отношении того, что способность синтезировать нейлоназу, скорее всего, возникла в результате одноступенчатой ​​мутации, которая выжила, потому что улучшила приспособленность бактерий, обладающих мутацией. Что еще более важно, задействованный фермент был произведен мутацией, полностью рандомизирующей исходный ген. [ сомнительно - обсудить ] Несмотря на это, новый ген все еще обладал новой, хотя и слабой, каталитической способностью. Это рассматривается как хороший пример того, как мутации легко могут предоставить сырье для эволюции путем естественного отбора . [17] [18] [19] [20]

В статье 1995 года было показано, что ученым также удалось побудить другой вид бактерий, Pseudomonas aeruginosa , развить способность разрушать те же побочные продукты нейлона в лаборатории, заставляя их жить в среде без других источников питательных веществ. Синегнойная палочка штамм NK87, похоже , не использовать одни и те же ферменты [ сомнительное - обсудить ] , которые были использованы в оригинальной KI72 деформации. [21]

См. Также [ править ]

  • Организмы, разрушающие пластик
  • Биоразлагаемый пластик
  • Долгосрочный эволюционный эксперимент с кишечной палочкой
  • Радиотрофный гриб
  • Лондонский подземный комар
  • Lonicera fly
  • Мучные черви способны переваривать полистирол.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Такехара, I; Kato, DI; Такео, М; Негоро, С (27 апреля 2017 г.). «Проект последовательности генома нейлонового олигомера- деградирующей бактерии Arthrobacter sp., Штамм KI72» . Анонсы генома . 5 (17). DOI : 10,1128 / genomeA.00217-17 . PMC  5408104 . PMID  28450506 .
  2. ^ Такехара, я; Fujii, T; Танимото, Y (янв 2018). «Метаболический путь 6-аминогексаноата в бактерии Arthrobacter sp. KI72, разлагающей олигомер нейлона: идентификация ферментов, ответственных за превращение 6-аминогексаноата в адипат». Прикладная микробиология и биотехнология . 102 (2): 801–814. DOI : 10.1007 / s00253-017-8657-у . PMID 29188330 . S2CID 20206702 .  
  3. ^ Майкл Ле Пейдж (март 2009 г.). «Пять классических примеров эволюции генов» . Новый ученый .
  4. ^ Киношита, S .; Kageyama, S .; Иба, К .; Yamada, Y .; Окада, Х. (1975). «Использование циклического димера и линейных олигомеров е-аминокапроновой кислоты с помощью Achromobacter guttatus KI 72» . Сельскохозяйственная и биологическая химия . 39 (6): 1219–23. DOI : 10.1271 / bbb1961.39.1219 . ISSN 0002-1369 . 
  5. ^ S, Киношита; S, Негоро; М., Мурамацу; Вс, Бисария; S, Савада; Х, Окада (1977-11-01). «Гидролаза циклического димера 6-аминогексановой кислоты. Новая гидролаза циклического амида, продуцируемая Achromobacter Guttatus KI74». Европейский журнал биохимии . 80 (2): 489–95. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1977.tb11904.x . PMID 923591 . 
  6. ^ Негоро, S; Синагава, H; Наката, А; Киношита, S; Хатодзаки, Т; Окада, H (июль 1980 г.). «Плазмидный контроль ферментов деградации циклического димера 6-аминогексановой кислоты Flavobacterium sp. KI72» . Журнал бактериологии . 143 (1): 238–45. DOI : 10.1128 / JB.143.1.238-245.1980 . PMC 294219 . PMID 7400094 .  
  7. ^ "GTDB - GCF_002049485.1" . База данных таксономии генома, редакция 95 . 2020.
  8. ^ Негоро, S; Какудо, S; Урабе, я; Окада, H (1992). «Новый ген деградации олигомера нейлона (nylC) на плазмиде pOAD2 из Flavobacterium sp» . Журнал бактериологии . 174 (24): 7948–7953. DOI : 10.1128 / jb.174.24.7948-7953.1992 . PMC 207530 . PMID 1459943 .  
  9. ^ а б Негоро С., Оки Т., Шибата Н. и др. (Июнь 2007 г.). «Нейлон-олигомер, разрушающий комплекс фермент / субстрат: каталитический механизм 6-аминогексаноат-димергидролазы». J. Mol. Биол . 370 (1): 142–56. DOI : 10.1016 / j.jmb.2007.04.043 . PMID 17512009 . 
  10. ^ Negoro S, Т Танигучи, Kanaoka М, Кимура Н, Н Окада (июль 1983). «Определяемое плазмидой ферментативное разложение олигомеров нейлона» . J. Bacteriol . 155 (1): 22–31. DOI : 10.1128 / JB.155.1.22-31.1983 . PMC 217646 . PMID 6305910 .  
  11. ^ Ясухира, K; Шибата, н. Mongami, G; Уэдо, Y; Ацуми, Y; Кавасима, Y; Хибино, А; Танака, Y; Ли, YH; Като, Д; Такео, М; Хигучи, Y; Негоро, С (8 января 2010 г.). «Рентгеноструктурный анализ 6-аминогексаноатциклической димергидролазы: каталитический механизм и эволюция фермента, ответственного за разложение побочного продукта нейлона-6» . Журнал биологической химии . 285 (2): 1239–48. DOI : 10.1074 / jbc.M109.041285 . PMC 2801252 . PMID 19889645 .  
  12. ^ Окада, H .; Негоро, С .; Kimura, H .; Накамура, С. (10–16 ноября 1983 г.). «Эволюционная адаптация ферментов, кодируемых плазмидами, для разложения олигомеров нейлона». Природа . 306 (5939): 203–206. Bibcode : 1983Natur.306..203O . DOI : 10.1038 / 306203a0 . ISSN 0028-0836 . PMID 6646204 . S2CID 4364682 .   
  13. ^ Негоро, S; Шибата, н. Ли, YH; Такехара, я; Кинугаса, Р. Нагаи, К; Танака, Y; Kato, DI; Такео, М; Гото, Y; Хигучи, Y (27 июня 2018 г.). «Структурная основа правильной сборки субъединиц, агрегации и внутриклеточной деградации нейлонгидролазы» . Научные отчеты . 8 (1): 9725. Bibcode : 2018NatSR ... 8.9725N . DOI : 10.1038 / s41598-018-27860-ш . PMC 6021441 . PMID 29950566 .  
  14. ^ "Q57326" . ИнтерПро .
  15. ^ https://www.ebi.ac.uk/merops/cgi-bin/pepsum?id=P01.102
  16. ^ Оно S (апрель 1984). «Рождение уникального фермента из альтернативной рамки считывания ранее существовавшей, внутренне повторяющейся кодирующей последовательности» . Proc Natl Acad Sci USA . 81 (8): 2421–5. Bibcode : 1984PNAS ... 81.2421O . DOI : 10.1073 / pnas.81.8.2421 . PMC 345072 . PMID 6585807 .  
  17. ^ Туэйтс WM (лето 1985). «Новые белки без Божьей помощи» . Журнал Creation Evolution . 5 (2): 1–3.
  18. ^ Эволюция и информация: нейлоновая ошибка
  19. ↑ Почему ученые отвергают «разумный замысел» , Кер Тан, NBC News , 23 сентября 2005 г.
  20. ^ Миллер, Кеннет Р. Только теория: эволюция и битва за душу Америки (2008), стр. 80-82
  21. ^ Prijambada ID, Negoro S, T Yomo, Urabe I (май 1995). «Появление ферментов деградации нейлоновых олигомеров в Pseudomonas aeruginosa PAO в результате экспериментальной эволюции» . Прил. Environ. Microbiol . 61 (5): 2020–2. DOI : 10,1128 / AEM.61.5.2020-2022.1995 . PMC 167468 . PMID 7646041 .  
  • Йомо Т., Урабе I, Окада Х (май 1992 г.). «Нет стоп-кодонов в антисмысловых цепях генов деградации нейлонового олигомера» . Proc Natl Acad Sci USA . 89 (9): 3780–4. Bibcode : 1992PNAS ... 89.3780Y . DOI : 10.1073 / pnas.89.9.3780 . PMC  525574 . PMID  1570296 .

Внешние ссылки [ править ]

  • NBRC 14590 , информация о культуре KI72, хранящаяся в Национальном технологическом институте и оценке
    • NBRC 114184 , производная культура, использованная в секвенировании 2017 г.
  • GO: 0019876: Катаболический процесс нейлона