Nylonetende bakterier - Nylon-eating bacteria

Nylonetende bakterier
Vitenskapelig klassifisering redigere
Domene: Bakterie
Filum: Actinobacteria
Rekkefølge: Actinomycetales
Familie: Micrococcaceae
Slekt: Paenarthrobacter
Arter:
P. ureafaciens
Variasjon:
P. u. var. KI72
Trinomialt navn
Paenarthrobacter ureafaciens var. KI72
GTDB r95 & NCBI, 2020 (Busse HJ, 2016)
Synonymer
  • Arthrobacter sp. KI72
    Takehara I, 2017
  • Flavobacterium sp. KI72
    Negoro S, 1980
  • Achromobacter guttatus KI72
    Kinoshita S, 1975

(På grunn av en OCR -feil har stamnavnet noen ganger blitt rapportert som "K172".)

Paenarthrobacter ureafaciens KI72 , populært kjent som nylonspisende bakterier , er en stamme av Paenarthrobacter ureafaciens som kan fordøye visse biprodukter fra nylon 6- produksjon. Den bruker et sett med enzymer for å fordøye nylon, populært kjent som nylonase .

Oppdagelse og nomenklatur

Kjemisk struktur av 6-aminoheksansyre

I 1975 oppdaget et team av japanske forskere en bakteriestamme, som bodde i dammer som inneholder avløpsvann fra en nylonfabrikk , som kunne fordøye visse biprodukter fra nylon 6- produksjon, for eksempel den lineære dimeren til 6-aminoheksanoat . Disse stoffene er ikke kjent for å ha eksistert før oppfinnelsen av nylon i 1935. Det ble opprinnelig kalt Achromobacter guttatus .

Studier i 1977 viste at de tre enzymene som bakteriene brukte for å fordøye biproduktene, var vesentlig forskjellige fra andre enzymer produsert av andre bakterier, og ikke effektive på annet materiale enn de menneskeskapte nylonbiproduktene.

Bakterien blir tildelt Flavobacterium i 1980. Genomet ble løst i 2017, og tilordnet den igjen til Arthrobacter . Den Genome Taksonomi Database ser det som en stamme av Paenarthrobacter ureafaciens etter en 2016 reklassifisering. Fra januar 2021 har NCBI -taksonomi -nettleseren blitt oppdatert for å matche GTDB.

Nedstigende stammer

Noen få nyere stammer er blitt til ved å dyrke den originale KI72 under forskjellige forhold. Disse inkluderer KI722, KI723, KI723T1, KI725, KI725R og mange flere.

Enzymene

Bakterien inneholder følgende tre enzymer:

Alle tre enzymene er kodet på et plasmid som kalles pOAD2. Plasmidet kan overføres til E. coli , som vist i en publikasjon fra 1983.

EI

Enzymet EI er relatert til amidaser . Strukturen ble løst i 2010.

EII

EII har utviklet seg med gentuplisering etterfulgt av basesubstitusjon av et annet protein EII '. Begge enzymer har 345 identiske aminosyrer av 392 aminosyrer (88% homologi). Enzymene ligner beta-laktamase .

EII '( NylB' , P07062 ) -proteinet er omtrent 100x ganger mindre effektivt sammenlignet med EII. En undersøkelse fra 2007 fra Seiji Negoro- teamet viser at bare to aminosyreendringer i EII ', dvs. G181D og H266N, øker aktiviteten til 85% av EII.

EIII

Strukturen til EIII ble løst i 2018. I stedet for å være et helt nytt enzym, ser det ut til å være medlem av den N-terminale nukleofile (N-tn) hydrolasefamilien. Spesielt klassifiserer beregningsmetoder det som en MEROPS S58 (nå omdøpt P1) hydrolase.

EIII ble opprinnelig antatt å være helt nytt. Susumu Ohno foreslo at det hadde oppstått fra kombinasjonen av en gen-duplisering hendelse med en rammeskift mutasjon . En innsetning av tymidin forandring skulle vise en arginin-rikt 427aa protein i 392aa enzymet.

Roll i evolusjonsundervisningen

Hovedartikkel: Nylonetende bakterier og kreasjonisme

Det er vitenskapelig enighet om at evnen til å syntetisere nylonase mest sannsynlig utviklet seg som en ett-trinns mutasjon som overlevde fordi den forbedret kondisjonen til bakteriene som hadde mutasjonen. Enda viktigere var at enzymet som ble involvert ble produsert av en mutasjon som fullstendig randomiserte det opprinnelige genet. Til tross for dette hadde det nye genet fortsatt en ny, om enn svak, katalytisk kapasitet. Dette blir sett på som et godt eksempel på hvordan mutasjoner lett kan gi råstoffet til evolusjon ved naturlig seleksjon .

Et papir fra 1995 viste at forskere også har fått en annen bakterieart, Pseudomonas aeruginosa , til å utvikle evnen til å bryte ned de samme nylonbiproduktene i et laboratorium ved å tvinge dem til å leve i et miljø uten andre næringsstoffer. Den P. aeruginosa -stammen NK87 synes ikke å bruke de samme enzymer som hadde blitt benyttet ved den opprinnelige KI72 belastning.

Se også

Referanser

Eksterne linker