Recently evolved combination of unique sulfatase and amidase genes enables bacterial degradation of the wastewater micropollutant acesulfame worldwide.
最近進化したスルファターゼとアミダーゼ遺伝子の組み合わせにより、廃水マイクロ汚染物質アセスルファムの細菌分解が世界的に可能になった (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- その他の原著論文
- 対象
- 未確定
- 出版年
- 2023
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/03
- 鮮度
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- 自動処理
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- 公開
日本語要約(機械生成)
人工甘味料アセスルファムは、2010年代初頭まで廃水処理で難分解性だったが、その後効率的な除去が報告されるようになった。本研究では、アルファプロテオバクテリアのBosea属とChelatococcus属の分解菌を用いて、アセスルファムが2段階の加水分解を経てアセト酢酸とスルファミン酸に分解される経路を実験的に確認した。ゲノム比較により、プラスミド上の2つの遺伝子クラスターが関与し、アセスルファム加水分解スルファターゼはマンガン依存性のメタロβ-ラクタマーゼファミリーに属する新規酵素で、アミダーゼはシグネチャードメイン酵素であることを明らかにした。スルファターゼ遺伝子クラスターのトランスポゾンによる染色体とプラスミド間の転移が、両遺伝子の組み合わせと世界的な拡散を可能にしたと示唆された。アミダーゼは他の基質分解にも関与し、アセスルファム分解経路の進化は構造類似化合物の存在により促進された可能性がある。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
Xenobiotics often challenge the principle of microbial infallibility. One example is acesulfame introduced in the 1980s as zero-calorie sweetener, which was recalcitrant in wastewater treatment plants until the early 2010s. Then, efficient removal has been reported with increasing frequency. By studying acesulfame metabolism in alphaproteobacterial degraders of the genera Bosea and Chelatococcus, we experimentally confirmed the previously postulated route of two subsequent hydrolysis steps via acetoacetamide-N-sulfonate (ANSA) to acetoacetate and sulfamate. Genome comparison of wildtype Bosea sp. 100-5 and an acesulfame degradation-defective mutant revealed the involvement of two plasmid-borne gene clusters. The acesulfame-hydrolyzing sulfatase is strictly manganese-dependent and belongs to the metallo beta-lactamase family. In all degraders analyzed, it is encoded on a highly conserved gene cluster embedded in a composite transposon. The ANSA amidase, on the other hand, is an amidase signature domain enzyme encoded in another gene cluster showing variable length among degrading strains. Transposition of the sulfatase gene cluster between chromosome and plasmid explains how the two catabolic gene clusters recently combined for the degradation of acesulfame. Searching available genomes and metagenomes for the two hydrolases and associated genes indicates that the acesulfame plasmid evolved and spread worldwide in short time. While the sulfatase is unprecedented and unique for acesulfame degraders, the amidase occurs in different genetic environments and likely evolved for the degradation of other substrates. Evolution of the acesulfame degradation pathway might have been supported by the presence of structurally related natural and anthropogenic compounds, such as aminoacyl sulfamate ribonucleotide or sulfonamide antibiotics.
DOI 10.3389/fmicb.2023.1223838
PMID 37577448
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