Ideonella sakaiensis — Википедия

Внешние изображения
Внешние изображения
	Микрофотография клеток Ideonella sakaiensis
	Механизм разрушения пластика клетками Ideonella sakaiensis

*Ideonella sakaiensis*
Ideonella sakaiensis
Научная классификация
	Домен: Бактерии Тип: Протеобактерии Класс: Бета-протеобактерии Порядок: Burkholderiales Семейство: Comamonadaceae Род: Ideonella Вид: Ideonella sakaiensis
Международное научное название
	Ideonella sakaiensis Yoshida et al. 2016
NCBI	1547922
EOL	52452535

Ideonella sakaiensis (лат.) — вид грамотрицательных бактерий из группы протеобактерий. Эти организмы стали известны благодаря своей способности быстро разлагать полиэтилентерефталат (ПЭТ) — пластик, который широко используется при производстве упаковок и тары. Ранее похожие свойства разлагать пластмассы были выявлены только у некоторых грибов, например, нитчатого гриба Fusarium oxysporum, который может расти на минеральной среде, содержащей нити ПЭТ, и Pestalotiopsis microspora, способного поглощать полиуретан^[1]^[2].

Открытие

Бактерии Ideonella sakaiensis были обнаружены в ходе скрининга образцов почвы, воды и ила, взятых из места переработки бутылок, состоящих из ПЭТ, в городе Сакаи, Япония. Организмы в образцах проверялись на способность к существованию на плёнке из ПЭТ как главного источника углерода. Результаты исследований были опубликованы в марте 2016 года^[2].

При изучении бактерий Ideonella sakaiensis исследователи разработали фермент, который может переваривать некоторые виды пластмасс. Открытие было сделано случайно. В настоящее время исследователи работают над улучшением фермента, что позволит использовать его для разрушения пластиков за короткий промежуток времени^[3].

Описание

Ideonella sakaiensis — грамотрицательные аэробные неспорообразующие бактерии палочковидной формы. Клетки подвижны и несут полярный жгутик. Они содержат цитохромоксидазу и каталазу. Главный изопреноидный хинон — убихинон. Главные полярные липиды — фосфатидилэтаноламин, лизофосфатидилэтаноламин, фосфатилилглицерол^[англ.] и дифосфатидилглицерол. GC-состав геномной ДНК 70,4 %. Эти бактерии способны расти при рН 5,5—9,0 (оптимальные значения рН 7—7,5) и температуре 15—42 °С (оптимальная температура 30—37 °С)^[4].

Филогенетический анализ показал, что вид Ideonella sakaiensis наиболее близок к видам Ideonella dechloratans^[англ.] и Ideonella azotifigens^[англ.]^[4].

Метаболизм

Полиэтилентерефталат

Клетки, обитающие на плёнке из ПЭТ, соединены друг с другом выростами, а более короткие выросты соединяют клетки и плёнки. Возможно, по этим выростам к плёнке доставляются ферменты, разлагающие ПЭТ. Под действием бактериальных ферментов плёнка из ПЭТ значительно разрушалась и полностью разлагалась через 6 недель при температуре 30 °С^[2].

Предполагаемый механизм разрушения ПЭТ бактериями Ideonella sakaiensis таков. Вначале внеклеточный фермент ПЭТаза (фермент, гидролизующий ПЭТ) разлагает ПЭТ до моно(2-гидроксиэтил)терефталевой кислоты (основной продукт) и терефталевой кислоты (побочный продукт). ПЭТаза Ideonella sakaiensis имеет лишь 51 % сходства аминокислотной последовательности с другим ферментом, способным гидролизовать ПЭТ — гидролазой бактерии Thermobifida fusca. Моно(2-гидроксиэтил)терефталевая кислота гидролизуется соответствующим ферментом (предполагаемым липопротеином) до терефталевой кислоты и этиленгликоля. Терефталевая кислота доставляется в клетку через специальный белок-переносчик и последовательно катаболизируется двумя ферментами до протокатеховой кислоты. Затем специальная 3,4-диоксигеназа^[англ.] разрушает ароматическое кольцо протокатеховой кислоты^[2].

Значение

Открытие Ideonella sakaiensis даёт предпосылки для развития биоремедиации — переработки отходов с использованием живых организмов. Так, профессор Уве Борншойер из Грайфсвальдского университета высказался о необходимости ускорить процесс, например, встроив выявленные гены, участвующие в разложении пластика, в быстро размножающуюся бактерию вроде Escherichia coli. Также данное открытие поднимает вопросы об эволюции бактерии, так как ферменты, задействованные в разложении ПЭТ, весьма значительно отличаются по своей функции от ближайших известных ферментов других бактерий^[5].

Примечания

↑ Russell J. R., Huang J., Anand P., Kucera K., Sandoval A. G., Dantzler K. W., Hickman D., Jee J., Kimovec F. M., Koppstein D., Marks D. H., Mittermiller P. A., Núñez S. J., Santiago M., Townes M. A., Vishnevetsky M., Williams N. E., Vargas M. P., Boulanger L. A., Bascom-Slack C., Strobel S. A. Biodegradation of polyester polyurethane by endophytic fungi. (англ.) // Applied and environmental microbiology. — 2011. — Vol. 77, no. 17. — P. 6076—6084. — doi:10.1128/AEM.00521-11. — PMID 21764951. [исправить]
↑ ¹ ² ³ ⁴ Yoshida S., Hiraga K., Takehana T., Taniguchi I., Yamaji H., Maeda Y., Toyohara K., Miyamoto K., Kimura Y., Oda K. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2016. — Vol. 351, no. 6278. — P. 1196—1199. — doi:10.1126/science.aad6359. — PMID 26965627. [исправить]
↑ "Scientists Have Accidentally Created a Mutant Enzyme That Eats Plastic Waste" Архивная копия от 17 апреля 2018 на Wayback Machine Science Alert, 17 April 2018
↑ ¹ ² Tanasupawat S., Takehana T., Yoshida S., Hiraga K., Oda K. Ideonella sakaiensis sp. nov., isolated from a microbial consortium that degrades PET. (англ.) // International journal of systematic and evolutionary microbiology. — 2016. — doi:10.1099/ijsem.0.001058. — PMID 27045688. [исправить]
↑ Luigi Lugmayr. NEW BACTERIA EATS PET PLASTIC (неопр.) (Март 2016). Дата обращения: 20 марта 2016. Архивировано 12 марта 2016 года.

[1] Russell J. R., Huang J., Anand P., Kucera K., Sandoval A. G., Dantzler K. W., Hickman D., Jee J., Kimovec F. M., Koppstein D., Marks D. H., Mittermiller P. A., Núñez S. J., Santiago M., Townes M. A., Vishnevetsky M., Williams N. E., Vargas M. P., Boulanger L. A., Bascom-Slack C., Strobel S. A. Biodegradation of polyester polyurethane by endophytic fungi. (англ.) // Applied and environmental microbiology. — 2011. — Vol. 77, no. 17. — P. 6076—6084. — doi:10.1128/AEM.00521-11. — PMID 21764951. [исправить]

[Yoshida2016-2] ¹ ² ³ ⁴ Yoshida S., Hiraga K., Takehana T., Taniguchi I., Yamaji H., Maeda Y., Toyohara K., Miyamoto K., Kimura Y., Oda K. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). (англ.) // Science (New York, N.Y.). — 2016. — Vol. 351, no. 6278. — P. 1196—1199. — doi:10.1126/science.aad6359. — PMID 26965627. [исправить]

[3] "Scientists Have Accidentally Created a Mutant Enzyme That Eats Plastic Waste" Архивная копия от 17 апреля 2018 на Wayback Machine Science Alert, 17 April 2018

[d-4] ¹ ² Tanasupawat S., Takehana T., Yoshida S., Hiraga K., Oda K. Ideonella sakaiensis sp. nov., isolated from a microbial consortium that degrades PET. (англ.) // International journal of systematic and evolutionary microbiology. — 2016. — doi:10.1099/ijsem.0.001058. — PMID 27045688. [исправить]

[5] Luigi Lugmayr. NEW BACTERIA EATS PET PLASTIC (неопр.) (Март 2016). Дата обращения: 20 марта 2016. Архивировано 12 марта 2016 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]