Frankia, toprakta serbest yaşayan mikroplar ve aktinomisetlerle simbiyotik ilişkilere sahip olan filamentli bir nitrojen sabitleyici aktinomisettir. Bu bakteriler atmosferik N2’yi biyolojik olarak faydalı amonyağa ve düşük nitrojenli konak bitki kaynağına dönüştürerek nitrojeni sabitler. Frankia evrimsel olarak karmaşıktır ve ayrıca sporlarda bulunan hifler, sporlar ve veziküller gibi üç tip hücre oluşturur. Hifler ayrı yapılardır ve bu mikrobun büyüme koşulunu oluşturur ve uygun koşullar altında terminal veya çok hücreli sporangia üretilir. Aynı zamanda birçok spor içerir ve sporlar olgunlaştıkça sporlardan salınırken, sporların hayatta kalmasına ve dağılmasına yardımcı olmaları gerekir.
Veziküller nitrojenle sınırlı koşullar altında üretilir ve nitrojen fiksasyonundan sorumlu enzimler içeren benzersiz lipid kapsüllü hücresel yapılardan oluşur. Böylece alveoller, nitrojen fiksasyonu işlemi için özel yapılar olarak hizmet eder. Frankia, sekiz kapalı tohumlu ailede bulunan 220’den fazla odunsu çift çenekli bitki türüyle simbiyotik nitrojen bağlayıcı ilişkiler kurabilir. Frankia, bu radyal konakçı bitkilerin besin açısından fakir toprakları ve zorlu ortamları kolonileştirmesine izin verir. Aktinyen bitkileri, ağır metaller ve toksik aromatik hidrokarbonlarla kirlenmiş arazi ve endüstriyel ortamları yeniden kolonize etmek ve geri kazanmak için kullanılmıştır. Bu bakterilerin metabolik kapasitesi sadece biyoremediasyon bağlamında araştırılmıştır.
İçindekiler
Francia’nın genomik ve metabolik potansiyelinin belirlenmesi
Filonun genetik analizine dayanarak, Francia suşları aşağıdaki gibi dört ana suşa sınıflandırıldı:
• Betulaceae’den konukçu bitkilerde ilk enfektif suşun üyeleri bulunmuştur. Myricaceae ve Casuari, Araceae’nin iki ailesidir.
• İkinci alt tür rosacea (gül), choriaria, datisca, cehri,
• Üçüncü filumun üyeleri en yaygın olanıdır ve Eleagnaceae (cehri), Rhamnaceae (cehri), Myricaceae’de ve ayrıca nadiren Gynmmostoma ve Alnus’ta (Alder vulgaris) bulaşıcıdır.
• Dördüncü tür, frankia türü, aktinomiset konakçı bitkileri yeniden enfekte edemeyen veya nitrojen fiksasyonu yapamayan etkisiz kök nodül yapıları oluşturamayan atipik türlerden oluşur. Bu cins, birçok türün dizilenmesiyle büyük ölçüde geliştirilmiştir.
Frankia genomları, ortakyaşarların küresel doğasına yardımcı olabilecek metabolik çeşitlilik, doğal ürün biyosentezi ve stres toleransı açısından yeni bir potansiyel ortaya çıkardı.
kökleri
Biyoremedial potansiyele sahip bakteriler arasında frankia, bu bakterinin aktinomisetlerle bir simbiyoz oluşturması bakımından benzersizdir. Biyoremediasyon çabaları için bu özelliğin sonuçları ancak yakın zamanda keşfedildi. Üzerinde en çok çalışılan sistem, frankia ve alnus bağlantısıdır. PAH ile kirlenmiş topraklarda serbest yaşayan farklı Frankia alt türleri toplulukları vardır. Bu türler, kızılağaçla kolayca simbiyoz oluşturur, bu da zorlu ortamlarda kızılağaç koşullarında önemli bir artışa yol açar. Frankia ve kızılağaç simbiyozu, petrol ve kum ıslah alanlarında temsili organik kirleticilerin mineralizasyonunu da arttırır. Bu özelliklerinden dolayı ıslah projelerinde daha fazla simbiyont kullanılmıştır. Frankia, Doğal Gerileme Derneklerinin bir parçası gibi görünüyor. Özellikle, atık su arıtma topluluklarında en bol bulunan cinslerden biri olduğu bulunmuştur. Bu bulgulara dayanarak, bütünsel şifa yaklaşımlarında yeterince kullanılmayan bir araç gibi görünmektedir.
triazinlerin hidrolizi
Triazinler, karbon ve nitrojen atomlarının çift bağlarla birleştiği hekzasiklik heterosiklik bir halkadan oluşan bir herbisit sınıfıdır. Bu herbisitler, mısır, sorgum ve şeker kamışı ekiminde geniş yapraklı yabani otları ve yabani otları kontrol etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Atrazin ve simazin, s-triazin ailesinin en yaygın iki üyesidir. Atrazinin biyolojik bozunması karmaşık bir süreçtir ve toprak veya sudaki atrazinin doğasına ve miktarına bağlıdır. Bozunmasında dört ana adım vardır: hidroliz, alkilasyon, deaminasyon ve halka bölünmesi. Hidroliz adımı için, amidohidrolaz (AtzA) enzimi karbon-klor (C-Cl) bağını ayırır, böylece kloru atrazinden hidroksilatrazin’e çıkarır. Bu ara madde, siyanürik asit üretmek için amidohidrolaz enzimleri AtzB ve AtzC tarafından etil ve izopropil gruplarına alkile edilir. Ayrıca bu ürün AtzD, AtzE ve AtzF enzimleri tarafından amonyak ve karbondioksite dönüştürülür.
Francia’yı yok etmenin S-triazin yolu
Francia, atrazinin parçalanmasındaki ilk iki adımı ve bunların gen ifadesinin düzenlenmesini tanımladı. Atrazinin amonyak ve karbon dioksite mineralizasyonu genellikle atrazin klorohidrolaz (ATZA) enzimi tarafından katalize edilen sulu klorsuzlaştırma ile başlatılır. Alternatif olarak bu reaksiyon, substrat olarak dietil-disisopropiltriazin dahil türevleri de kullanabilen başka bir atrazin klorohidrolaz (TrzN) tarafından katalize edilir. Frankia genomlarının analizinde, bozunma yolu için aday genler belirlendi. Frankia alni ACN14a (FRAAL1474) ve Frankiasp EuI1c (FraEuI1c_5874) ve amidohidrolaz gen ürününün genomlarının, amilin için dizili atrazinlerden ve desetil desisopropil atrazinden veya amilin için s-triazin bileşiklerinden kloru uzaklaştırması beklenir.
Ayrıca, tahmin edilen gen ürünü olan Adenosin aminohidrolaz 3’ün, N-hidroksiatrazin’in N-izopropilamelide alkilasyon reaksiyonunda yer aldığı, her iki Frankia genomunda varsayılan bir birtzB geni tanımlanmıştır. Fizyolojik çalışmalar, Frankia ACN14a ve EuI1c kültürlerinin, atrazin-diasetildecisopropilatrazin ve N-izopropilammelidin bölünmesiyle hidroksitrazin son ürünleri üretebildiğini gösterdi. Enzimler saflaştırılmasa da, bu veriler atrazinin metabolizmasını açıkça göstermiştir. Frankia ACN14a, trzN ve atzB’nin gen ekspresyon analizi, tahmin edilen bir LysR transkripsiyon regülatörü olan iki atzR genini kodlar.
Frankia, frankia sp ve EuI1c genomlarının biyoinformatik analizi, olası bir tam atrazin bozunma yolunu ortaya çıkardı. TheatzC, niasinürik asit üretmek için varsayılan bir amidhidrolaz enzimini ve atrazinin bir izopropil grubunu kodlayan geni içerir. Diğer bakteri sistemlerinde siyanürik asit, amonyum ve karbondioksite ayrışır. Francia’da, EuI1c gen ürünü atzD’nin, siyanürik asidi, kendiliğinden üreye dekarboksile olan karboksiüreye dönüştürmesi beklenmektedir. Varsayılan atzE ve atzF genlerinin, France EuI1c genomunu ve gen ürünlerini ve purea’yı CO2’ye ek olarak allofanlara ve amonyağa dönüştürerek triazin mineralizasyonunu tamamlaması da beklenir. Ayrıca, trzR ailesi transkripsiyonel düzenleyici GntR’yi kodlayan gen, atzD geni ve ekspresyonunda yer alır.
PCB ve PCB bozunması
PCB’ler ve poliklorlu bifeniller (PCB’ler), çevrede bulunan en kalıcı mikroorganizma türleri arasındadır. Klorlama derecesi, karbon atomları üzerindeki konumları gibi PCB’ler arasında büyük farklılıklar gösterse de, 1 ile 10 arasında değişmektedir. 1980’lerin ortalarından bu yana, PCB’lerin kullanımı birçok ülkede aşamalı olarak kaldırılmıştır. Ancak toksisitesi, çevrede kalıcılığı ve kanserojen potansiyeli nedeniyle önemli bir küresel çevre sorunu olmaya devam etmektedir.
Bakteriler aralıklı olarak metabhoperone, trikarboksilik asit ve klorobenzoat (CBA) ile kodlanan bölünme yolu yoluyla bifeniller ve PCB’ler üretir. Bu yoldaki ilk enzim, irili ufaklı & # 946; İki alt birim viferredoksin ve ferredoksin redüktazdan oluşan polimerik bir kompleks olan bir difenil dioksijenazdır. Ayrıştırma işlemi, hidroksil grupları oluşturmak için aromatik halkanın 2 ve 3 karbon pozisyonlarındaki iki oksijen atomunu birleştiren difenildioksijenaz tarafından başlatılır. PCB’lerin ayrışması için bifenil dioksijenaz, ürünü 2,3-dihidroksibifenile dönüştüren 2,3-primer dioksijenaz ve difenil dehidrojenazı katalize eder. 2,3-dihidroksibifenildeoksijenaz enzimi, 2-hidroksi-6-okso-6-fenilheksa-2,4-dienoik asit (HOPDA) üretmek için dihidroksi halkasını ayırır. Hidrolaz enzimi daha sonra HOPDA’yı benzoik asit ve 2-hidroksipenta-2,4-dinoata hidrolize eder.
Francia’da bifenil bozunma yolu
Frankia’nın en az dört suşu, 5 mM’ye kadar konsantrasyonlarda PCB’ye ve poliklorlu bifenillere (PCB) dirençlidir. Bifenilleri parçalayabildiği bilinen organizmaların veri madenciliği ve Francia genom veritabanı, bifenillerin parçalanmasında potansiyel olarak yer alan genlerin tanımlanmasını sağladı. Bifenil degradasyonunda yer alan enzimleri kodlayan genler tanımlanmıştır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
aromatik halka hidroksil dioksijenazın alfa ve beta alt birimleri,
• demir-kükürt RISC alanı proteini,
alfa/beta hidrolaz zarf proteini,
• dehidrojenaz / kısa zincirli redüktaz,
Bu enzimler varsayımsal olarak yukarı akış meta-parçalanma yolu olarak da bilinen benzen halkalarını oksitleme ve hidroksile etme yeteneğine sahiptir. Bifenil bozunma genlerinin genomu ve bu genler aynı zamanda bir sığla EUN1f ve Dg1 genomlarını göstermektedir. Tipik olarak, hem yukarı hem de aşağı meta-bozunma yolları, diğer bazı pcb indirgeyen bakterilerde bph faktörleridir. Francia ile yakından ilişkili bir tür olan Rhodococcus RAH1, tek karbon ve enerji kaynağı olarak PCB’leri metabolize etmek için Fransa’dakilere homolog bph genleri kullanır. Frankia bifenil varlığında en az iki gen ve bir kısa zincirli dehidrojenaz/bph-redüktaz operonu yukarı regüle edilirse, frankia operon ve bph bifenillerin PCB’leri metabolize etmek için kullanılması muhtemeldir.
kaynak:
hindawi.com/journals/bmri/2013/948258/
Researchgate.net/publication/259355794_Use_of_Frankia_and_Actinorhizal_Plants_for_Degraded_Lands_Reclamation
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]