Разработка биосенсора для детекции бифенила/полихлорированных бифенилов (ПХБ) на основе bph-генов бактерий-деструкторов, выделенных из техногенных почв Западного Урала

Авторы

  • Е.С. Шумкова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; Институт биохимии им. А.Н. Баха Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН
  • М.С. Шумков Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; Институт биохимии им. А.Н. Баха Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН
  • Е.С. Корсакова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • Д.О. Егорова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • Е.А. Шестакова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • Е.Г. Плотникова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

DOI:

Ключевые слова:

цельноклеточный биосенсор, полихлорированные бифенилы, гены деструкции бифенила, генетическая конструкция

Аннотация

Создана генетическая конструкция, представляющая собой модифицированную плазмиду pET19b, в которую под контролем Т7-lac -промотора введены гены bph -оперона ( bphA4 , bphA123B ) штамма Rhodococcus ruber Р25. Произвольно индуцированный синтез белковых молекул приводит к появлению в цитоплазмеE. coli функциональных ферментов «верхнего» пути деградации бифенила/ПХБ, что обеспечивает трансформацию этих поллютантов до химических соединений, являющихся индукторами clc-оперона (генов деструкции хлоркатехолов). Гены clc-оперона штамма R. opacus 1CP помещены в хромосому E. coli. Создано генетическое слияние clcRA::rfp (основа биосенсора) для детекции продуктов деградации ПХБ и сходных органических соединений.В процессе работы по конструированию биосенсора проведено полногеномное секвенирование активного деструктора бифенила/ПХБR. ruber P25. Всего было аннотировано 3 677 генов (69,6%). Проект генома депонирован в GenBank под номером NZ_LDUF00000000.1. Выявлен кластер генов деструкции бифенила/хлорбифенилов. Организация bph-оперона у штамма P25 отличается от таковой у известных бактерий-деструкторов бифенила/ПХБ: bphRorf2orf1A4DCA1A2A3B. Транскрипция orf1 и orf2 идет в направлении, противоположном bphR и bphA4DCA1A2A3B.

Поддерживающие организации
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ-Урал № 13-04-96049

Биографии авторов

  • Е.С. Шумкова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; Институт биохимии им. А.Н. Баха Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН
    кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии; научный сотрудник лаборатории биохимии стрессов микроорганизмов
  • М.С. Шумков, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; Институт биохимии им. А.Н. Баха Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН
    кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов; научный сотрудник лаборатории биохимии стрессов микроорганизмов
  • Е.С. Корсакова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии
  • Д.О. Егорова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии
  • Е.А. Шестакова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    инженер
  • Е.Г. Плотникова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии

Библиографические ссылки

  1. Eckhardt S., Breivik K., Mano S., Stohl A. Record high peaks in PCB concentrations in the Arctic atmosphere due to long-range transport of biomass burning emissions // Atmospheric Chemistry and Physics. - 2007. - Vol. 7. - P. 4527-4536.
  2. Liu X., Germaine K.J., Ryan D., Dowling D.N. Whole-cell fluorescent biosensors for bioavailability and biodegradation of polychlorinated biphenyls // Sensors. - 2010. - Vol. 10. - P. 1377-1398.
  3. Brazil G.M., Kenefick L., Callanan M., Haro A., de Lorenzo V., Dowling D.N., O’Gara F. Construction of a rhizosphere pseudomonad with potential to degrade polychlorinated biphenyls and detection of bph-gene expression in the rhizosphere // Appl. Environ. Microbiol. - 1995. - Vol. 61. - № 5. - P. 1946-1952.
  4. Liu X., Germaine K., Ryan D., Dowling D.N. Development of a GFP-based biosensor for detecting the bioavailability and biodegradation of polychlorinated biphenyls (PCBs) // J. Environ. Eng. Landsc. Manag. - 2007. - Vol. 15. - P. 261-268.
  5. Liu X., Germaine K.J., Ryan D., Dowling D.N. Genetically modified Pseudomonas biosensing biodegraders to detect PCB and chlorobenzoate bioavailability and biodegradation in contaminated soils // Bioengineered Bugs. - 2010a. - Vol. 1(3). - P. 198-206.
  6. Layton A.C., Muccini M., Ghosh M.M., Sayler G.S. Construction of a bioluminescent reporter strain to detect polychlorinated biphenyls // Appl. Environ. Microbiol. - 1998. - Vol. 64. - P. 5023-5026.
  7. Егорова Д.О., Шумкова Е.С., Демаков В.А., Плотникова Е.Г. Разложение хлорированных бифенилов и продуктов их биоконверсии штаммом Rhodococcus sp. В7а // Прикладная биохимия и микробиология. - 2010. - Т. 46. - № 6. - С. 644-650.
  8. Плотникова Е.Г., Егорова Д.О., Демаков В.А. Использование бактерий-деструкторов для детоксикации стойких органических загрязнителей (полихлорированных бифенилов) // Вестник РФФИ. - 2012а. - Вып. 74. - № 2. - С. 82-94.
  9. Плотникова Е.Г., Соляникова И.П., Егорова Д.О., Шумкова Е.С., Головлева Л.А. Особенности разложения 4-хлорбифенила и 4-хлорбензойной кислоты штаммом Rhodococcus ruber P25 // Микробиология. - 2012б. - Т. 81. - № 2. - С. 159-170.
  10. Baggi G., Bernasconi S., Zangrossi M., Cavalca L., Andreoni V. Co-metabolism of di- and trichlorobenzoates in a 2-chlorobenzoate-degrading bacterial culture: Effect of the position and number of halo-substituents // Int. Biodeter. Biodegrad. - 2008. - Vol. 62. - № 1. - P. 57-64.
  11. Eulberg D., Schlömann M. The putative regulator of catechol catabolism in Rhodococcus opacus 1CP- an IclR-type, not a LysR-type transcriptional regulator // Antonie Van Leeuwenhoek. - 1998. - Vol. 74(1-3). - P. 71-82.

Загрузки

Опубликован

2017-11-16

Выпуск

№ 3 (2017)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Шумкова, Е., Шумков, М., Корсакова, Е., Егорова, Д., Шестакова, Е., & Плотникова, Е. (2017). Разработка биосенсора для детекции бифенила/полихлорированных бифенилов (ПХБ) на основе bph-генов бактерий-деструкторов, выделенных из техногенных почв Западного Урала. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 3, 99-104. https://journal.permsc.ru/index.php/pscj/article/view/PSCJ2017n3p16