|
|
08 Nisan 2021, 13:06
|
#1 |
 |
Frankia Bakterisinin Fenol Yikimi
Frankia bakterisi, aktinorizal bitki simbiyozu, toksIk aromatik hidrokarbonlarla kirlenmis topraklarin kolonizasyonunda onemli bir rol oynar. Aktinorizal simbiyozdaki bakteri hakkindaki anlayis, dizilenmis genomlarin mevcudiyeti ile buyuk olcude kolaylastirilmistir. Bu frankia genomlarinin analizi, bu bakterilerin metabolik olarak cesitli oldugunu ve toksIk aromatik hidrokarbon bozunmasi potansiyeline sahip oldugunu ortaya koymustur.
Frankia Bakterisinin Fenol Yikimi Fenol veya hidroksibenzen, bir hidroksil grubu ile ikame edilmis bir benzen halkasindan olusur. Bu molekulun turevleri halk arasinda fenolik bilesIkler olarak bilinir. Fenolik bilesIkler, cesitli ozelliklere ve kullanimlara sahip her yerde bulunan kimyasallardir. En basit fenolik bilesIk olan fenol, petrol ve komur islemede, tinktoryal ve metalurjik endustrilerde ve diger bircok endustriyel uygulamada yaygin olarak kullanilmaktadir. Ayrica cevreye arac egzozu yoluyla ve dogal metabolik sureclerin bir urunu olarak girer, klorofenoller, tarimsal uygulamalarda biyosit olarak yaygin sekilde kullanilmaktadir.Frankia Bakterisinin Fenol Yikimi Antropojenik fenolikler genellikle tehlikeli iken, dogal olan bilesIkler kahve ve cay gibi yiyeceklerde bulunan konsantrasyonlarda cogunlukla zararsizdir ve bazilari antibiyotik olarak kullanilir. Bununla birlikte, bazi fenoliklerin, ozellikle fenol ve klorlu fenollerin toksisitesi, fenol iyilestirmeye adanmis onemli arastirma faaliyetlerine yol acmistir. Fenol ve klorofenole akut ve kronik maruziyetin saglik uzerinde ciddi etkileri vardir. Nihai olarak doku nekrozuna, karaciger ve bobrek hasarina yol acan lipid peroksidasyonuna neden olur. Ek olarak, klorofenol maruziyeti, yuksek kanser riski, bagisIklik yetersizlikleri ve teratojenik etkiler ile iliskilidir. Genel Fenol Bozunma Yolu Antropojenik fenoliklerin cevreden uzaklastirilmasi icin en umut verici tekniklerden biri biyoremediasyondur. Cogu bakteri, katekol katabolik enzimler, en onemlisi katekol-2,3-dioksijenaz kullanarak fenolikleri bozar. Fenoller once katekol olusturmak icin hidroksile edilir ve daha sonra katekol-2,3-dioksijenaz, meta konumunda benzen halkasini ayirir. Bu nedenle, katekol-2,3-dioksijenaz ile baslayan bozunma yoluna meta yol adi verilir. Meta yolu en yaygin olsa da, bozulmasi, katekol-1,2-oksijenaz kullanilarak, dolasim veya orto pozisyonunda bolunme ile baslayabilir. Halka bolunmesinden sonra, 2-hidroksimukonik semialdehit hidrolaz, 4-oksalokrotonat veren bir dekarboksilasyon reaksiyonunu katalize eder. 4-oksalokrotonat, 4-hidroksi-2-oksovalerat olusturmak icin 2-oksopent-4-enoat hidrataz ile hidratlanir. 4-hidroksi-2-oksovalerat aldolaz daha sonra 4-hidroksi-2-oksovalerati piruvat ve asetaldehite boler ve bu da daha sonra merkezi metabolik yollara dahil edilebilir. Frankia Bakterisi ve Fenolik BilesIkler Frankia spp hem uretir hem de fenolik bilesIklerden etkilenir ancak belirsizdiler ve frankia fenolu ile diger fenolik bilesIkleri bozabilir. Frankia fenolikler ilk olarak bitki-mikrop etkilesimleri baglaminda incelenmistir. Arasindaki belirgin islevsel ve morfolojik benzerliklere ragmen noduller ve baklagiller, nodulasyonu kontrol eden molekuler ve fizyolojik mekanizmalar farklidir. Bu nedenle, benzersiz nodulasyon sureci acisindan hala yogun bir arastirma alanidir. Alnus spp (Kizilagac) bitkileri, frankia ve ayrica kok eksudalarinda, buyumesini etkileyen alisilmadik derecede yuksek seviyelerde fenoliklere sahiptir. Test edilen alnus fenolikleri, frankia buyumesini cesitli derecelerde inhibe eder. Spesifik olarak, benzoik asitler, kafein gibi sinamik asitlerden daha az inhibe edicidir. Bununla birlikte, bir bitki fenolik, o-hidroksifenilasetik asit, frankia buyumesi ve hem benzoik hem de sinamik asitler, dallara ayrilir. Dusuk konsantrasyonlu bitki fenolikleri, ayni zamanda, frankia gen ekspresyonu, yuksek konsantrasyonlar biyosentezi basitce inhibe eder. Ilginc bir sekilde, ayrica konakci bitkisinin fenolik ekspresyonunu artirarak daha fazla fenol, flavonoid ve hidroksisinnamik asit uretmesine neden olur. Mevcut besin maddelerini artirmanin bir yolu olarak fenoliklerin atilimini tesvik edebilir. Ancak frankia fenolik bilesIkleri indirgeme yetenegine sahip olmasina baglidir. Hicbir calisma bunu kanitlamamasina ragmen fenolik bilesIkleri indirgediginde, bu bakterinin fenolik maddeleri indirgeme yetenegine sahip olabilecegine dair genetik kanit vardir. Ilk olarak, biraz suslar, katekol ve diger fenolik bilesIklerin uretimini kodlayan genlere sahiptir. Bakteriler genellikle urettikleri biyomolekulleri kurtardiklarindan, anabolik bir yolun varligi katabolik bir yolun da mevcut oldugunu dusundurur. Ayrica, birden cok suslar, fenol degradasyon yolagindaki en onemli enzim olan katekol-2,3-dioksijenaz icerir. Yakin akraba bir bakteri olan rhodococcus spp, tek karbon kaynagi olarak fenol ile buyumek icin katekol-2,3-dioksijenaz yolunu kullanir. Ayni tur, dolasim yoluyla daha inatci olan pentaklorofenolu de parcalayabilmektedir. Bu, Frankia’nin biyoremediasyon cabalarinda uygulanabilecek bir ozellik olan fenolu parcalayabilecegini gostermektedir. Birkac Frankia susu fenol, kersetin, katekol ve diger fenolik bilesIkler uzerinde gelisebilir, ancak bunlarin parcalanmasinin metabolizmasi calisilmamistir. Frankia ve Naftalin Bozunmasi Naftalin, 9 ve 10 karbonda birlestirilmis iki benzen halkasindan olusan her yerde bulunan bir poliaromatik hidrokarbondur. Naftalin, komur katraninin damitilmasi ve kristallestirilmesiyle, ayrica fosil yakit yanmasi ve sigara dumaninin yan urunu olarak uretilir. Plastik ve recinelerin uretimi icin besleme stogu ve kreozot bazli ahsap koruyucularin bir bileseni olarak dahil olmak uzere bir dizi endustriyel uygulamada kullanilir. Naftalin ayni zamanda tentur ve deri tabaklama endustrilerinde de kullanilmaktadir. Frankia Bakterisinin Fenol YikimiBircok organik kirleticinin aksine, biyolojik olarak birikmez, bunun yerine, metabolize edilir ve idrar yoluyla atilir. Bununla birlikte naftalin, cok sayida toksIk etkisi olan sorunlu bir kirletici oldugundan, akut maruziyet hemolitik anemiye, karaciger ve norolojik hasara neden olur. ayrica yogun sekilde maruz kalindiginda, yuksek kanser riski ile iliskilidir. Naftalinin toksisitesi ve bir kirletici olarak yayginligi, biyoremediasyon ve biyolojik bozunma dahil olmak uzere iyilestirme teknikleri uzerine arastirmalari tesvik etmistir. Naftalin biyolojik bozunma yolu ilk olarak bir susta incelenmistir, ayrica pseudomonas bakterisi ile iliskili naftalinin ust ve alt olarak iki bozunma yoluna sahiptir. Ust yol, salisilat ve bir piruvat molekulu uretmek icin naftalini katabolize eder, alt yol ise salisilati asetil Co-A ve piruvata ayirir. Ust yolun ilk adimi dort protein tarafindan katalize edilir ve bunlar asagidaki gibidir: • Naftalin dioksijenaz reduktaz, • Naftalin dioksijenaz ferredoksin, • Naftalin dioksijenaz • Fe-S proteini kucuk ve buyuk alt birimler, Bu enzim koleksiyonu cis-naftalin dihidrodiol ile dehidrojenize edilir, ardindan naftalin cis-dihidodiol dehidrojenazi oksitleyerek 1,2-dihidroksi naftalin olusturur. Frankiada Naftalin Bozunmasi Frankia naftalini ilgili bir yolla tek bir karbon ve enerji kaynagi olarak metabolize eder. Ozellikle, naftalini veya bir turevini asetil Co-A ve suksinil Co-A’ya donusturmek icin protokatesat yolunu kullanir. Bu bulgu, daha onceki saha calismalarinda one surulen naftalin bozunmasinda bulunmustur. Frankia kizilagaclarla ortak yasaminda, petrol-kum atiklarinda ilk 1,5 yilda poliaromatik hidrokarbon bozunmasini artirirken, 2,5 yil sonra, esit naftalin bozunmasi gosterir. Kizilagac simbiyozu, PAH kontamine alanlarda gelisir. Ilginc bir sekilde, bu PAH ile kontamine alanlarda bulunan kizilagac bitkileri, frankia normal soy 1’in aksine soy 3, bu kirletici maddenin aktinorizal bitkilerin yumrulanmasini veya hayatta kalmasini etkiledigini dusundurmektedir. Birlikte ele alindiginda, bu bulgular frankia naftalin iyilestirmede yararli bir arac oldugunu gostermektedir. Protocatechuate OksIk kosullar altinda, bircok aromatik bilesigin ß-ketoadipat yolunun katekol veya protokatesat dali yoluyla mikrobiyal bozunmasi, orto katekol 1,2-dioksijenaz ve protokat 3,4-dioksijenaz ile bolunme veya meta-katekol-2,3- dioksijenaz ve protokatesat-4. 5-dioksijenaz ile bolunmeyle gerceklesir. Frankiada Potansiyel Protokatekat Bozunma Yolu Protochatechuate yolu olan Frankia QA3’un yani sira, mevcut Frankia genomlarinin biyoinformatik analizinden birkac baska potansiyel protokatesat yolu tanimlanmistir. Frankia EuI1c’de, varsayilan bir protokol yangin yolu icin potansiyel bir operon tanimlanmistir. Bu operon, protokatekat 3,4-dioksijenaz alfa ve beta alt birimleri, fumarat liyaz, 3-oksoadipat enol-laktonaz ve 4-hidroksibenzoat 3-monooksijenaz dahil varsayilan yolda yer alan tahmini gen urunlerini kodlar. Bu gen urunleri, icinde bulunan protokatesuat bozunma yoluna benzer. Elde edilen sonuclara gore frankia protokatekuata donusturuldukten sonra bircok aromatik halka bilesigini bozmak icin protokatekat bozunma yolunu kullanabilir. Hidrokarbonlar Petrol bazli enerji ve urunler dunya capinda yaygin olarak kullanilmaktadir. Petrolun yayginligi kacinilmaz olarak ciddi cevre kirliligine yol acar. Petrol, hidrokarbonlar, sIkloalkanlar, aromatik hidrokarbonlar ve asfaltenler gibi daha karmasIk kimyasallarin karmasIk bir karisimidir. Petrojenik bilesIkler olarak adlandirilan bu kimyasallar ve bunlarin turevleri, petrol dokulmeleri ve petrol bazli urunlerin yanmasi sonucunda cevreye salinir. Petrol sizintilari, petrol kirliliginin en ciddi kaynaklarindan biridir, ayni zamamanda su ve deniz ortamlarini tahrip eder. Petrolun iyilestirilmesi icin yeni yontemler belirlemeye yonelik devam eden arastirmalar onemlidir. Cunku petrol sizintilari ve petrolden kaynaklanan diger kirlilik turleri cevresel saglik riskleri olusturmaya devam etmektedir. Hidrokarbon parcalayan bakteri ve mantarlar, deniz ve tatli su ortamlarinin yani sira toprak habitatlarinda da yaygin olarak bulunur. Pseudomonasalkan hidroksilaz (monooksijenaz) sistemi alkan hidroksilaz (AlkB), rubredoksin ve rubredoksin reduktaz olarak uc bilesenden olusur. Bu sistem, n-alkanlarin kullanimindaki ilk oksidasyon adimindan sorumludur. Alkan indirgeyen cesitli bakterilerde benzer alkan hidroksilaz sistemleri bulunmustur. 2B5 susu, yeni bir alkan hidroksilaz geni yoluyla tek karbon kaynagi olarak ham petrolden C13 – C30 n-alkanlari ve dalli alkanlari (saf ve fitan) indirger. Diger akinetobakter tek karbon kaynagi olarak zincir uzunlugu C10 – C40 olan n-alkanlari kullanabilirler. Ek olarak, ikide birden fazla alkan hidroksilaz varligi Rhodococcus suslar karakterize edilir ve her iki organizma en az dort alkan monooksijenaz gen homologudur. Bir biyoinformatik yaklasim, frankia suslar sekanslananlar arasinda bu potansiyel hidrokarbon bozunma yollarini tanimlamak icin kullanilmistir. Bilinen hidrokarbon bozunma yollari icin fonksiyonel olarak analiz edilen genler, frankia genom veritabani ve potansiyel yollari tanimlar. Yapilan calismanin ilk verilerine goreda, F. alni ACN14a genomu, n-alkanlarin varsayilan bir alkan-1 monooksijenaz genine parcalanmasinda rol oynayan bilinen enzimlerden biridir. Dahasi, benzer bir gen frankia sp’ta da EAN1pec genomu bulunmustur ve bu biyoinformatik sonuclar hipotezi desteklemektedir. Frankia petrol sizintisi kaynakli hidrokarbonlari bozabilir, bununla birlikte, bu on sonuclarin daha fazla arastirilmasi gerekir. Frankia Bakterisinin Fenol YikimiMetabolik kapasiteyi gen islevi ile iliskilendiren calismalar, bakterileri biyoremediasyon yetenekleri icin kullanmanin ilk adimidir. Essiz metabolik potansiyeli aydinlatmak icin daha fazla biyoinformatik veri madenciligi gereklidir. Ancak bunlar silikoda calismalar bu yetenekleri dogrulamak icin laboratuvar deneyleri gerektirir. Sinirli saha calismalarina gore, aktinorizal nodul isgalinin cevresel kosullar tarafindan kontrol altinda oldugu gorulmektedir. Frankia varligi PAH stresli topraklarda bulunan kizilagac nodullerinin icinde bulunan soy 3 suslari, bu soyun daha buyuk bir metabolik potansiyele sahip olabilecegini dusundurmektedir. Bu soyun diger enfektif suslara kiyasla daha buyuk genom boyutu da bu hipotezi desteklemektedir. Ancak, bu varsayimi dogrulamak icin daha fazla calismalar ihtiyac vardir. ALİNTİ ~ |
|
|
| Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir) | |
|
|
Normal
