Thủy phân nitrile bởi Rhodococcus erythropolis BL1, một chủng có khả năng chịu đựng acetonitrile được tách thu từ trầm tích biển

Microbiology (United Kingdom) - Tập 142 Số 1 - Trang 145-154 - 1996
Bjarne Riis Langdahl1, Peter Bisp1, Kjeld Ingvorsen1
1Department of Microbial Ecology, Institute of Biological Science, Ny Munkegade, Bldg 540, University of Aarhus, DK-8000 Aarhus C, Denmark

Tóm tắt

Nhiều loại vi khuẩn thủy phân nitrile với các đặc điểm sinh lý khác nhau đã được cô lập từ trầm tích biển ven biển ở Đan Mạch thông qua việc nuôi cấy tăng trưởng. Một chủng, BL1, được xác định là Rhodococcus erythropolis, phát triển trên acetonitrile như là nguồn carbon và nitrogen duy nhất trong môi trường xác định. Sự phát triển diễn ra trong khoảng 0 đến 8% NaCl với điểm tối ưu khoảng 2%, do đó phản ánh nguồn gốc biển của chủng vi khuẩn này. Các tế bào nguyên vẹn của R. erythropolis BL1 có thể thủy phân một loạt lớn nitrile aliphatic bão hòa và không bão hòa thành các axit tương ứng. Benzonitrile và benzylcyanide không bị thủy phân, trong khi một số hợp chất thơm chứa nhóm -CN gắn với chuỗi bên aliphatic C3 hoặc C4 được chấp nhận làm cơ chất. Phổ cơ chất của R. erythropolis BL1 do đó khác biệt đáng kể so với các vi khuẩn thủy phân nitrile Gram dương khác được cô lập từ các môi trường không biển. Thủy phân nitrile trong quá trình phát triển và trong các huyền phù tế bào tĩnh thường xảy ra mà không có sự tích lũy trung gian của amide bên ngoài tế bào. Tuy nhiên, các nghiên cứu chi tiết cho thấy rằng sự thủy phân nitrile của chủng BL1 là do hệ thống enzym nitrile hydratase/amidase. Hoạt tính nitrile hydratase được tìm thấy là có khả năng cảm ứng trong khi hoạt tính amidase là nền tảng. Tuy nhiên, hoạt tính amidase của các tế bào có thể được tăng cường nhiều lần nhờ sự phát triển trong môi trường chứa acetamide hoặc acetonitrile. Trong hầu hết các trường hợp, amide được thủy phân với tốc độ cao hơn nhiều so với các nitrile tương ứng, điều này giải thích lý do tại sao amide hiếm khi được phát hiện trong môi trường xung quanh trong quá trình thủy phân nitrile. R. erythropolis BL1 cho thấy khả năng chịu đựng acetonitrile cao nhất từng được báo cáo cho một vi khuẩn thủy phân nitrile, được chứng minh qua khả năng phát triển theo cấp số nhân trong sự hiện diện của 900 mM acetonitrile.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Amarant, 1989, Substrates and inhibitors of the nitrile hydratase and amidase of Corynebacterium nitrilophilus, Biotechnol Appl Biochem, 11, 49

Arnaud, 1977, Etude de l‘aceto-nitrilase d’une souche de Brevibacterium, Agrk Biol Chem, 44, 2251

Arnaud, 1980, Production d'acides-amides stereospecifiques par hydrolyse biologique d'-aminonitriles racemiques, Bull Soc Chim Fr, 2, 87

Asano, 1982, Aliphatic nitrile hydratase from Arthrobacter sp. J-l. Purification and characterization, Agric Biol Chem, 46, 1165

Bower, 1980, A salicylate-hypochlorite method for determining ammonia in seawater, Can J Fish Aquat Sci, 37, 794, 10.1139/f80-106

Chapatwala, 1993, Degradative capability of Pseudomonas putida on acetonitrile, Appl Biochem Biotechnol, 39/40, 655, 10.1007/BF02919026

Collins, 1983, The utilization of nitriles and amides by Nocardia rhodochrous, J Gen Microbiol, 129, 711

DiGeronimo, 1976, Metabolism of acetonitrile and propionitrile by Nocardia rhodochrous LL100-21, Appl Environ Microbiol, 31, 900, 10.1128/AEM.31.6.900-906.1976

Doetsch, 1981, Manual of Methods for General Bacteriology, 21

Ferris, 1984, HCN and chemical evolution: the possible role of cyano compounds in prebiotic synthesis, Tetrahedron, 40, 1093, 10.1016/S0040-4020(01)99315-9

Finnegan, 1992, Commercial application of microbial enzymes with nitrile degrading activity, S Afr J Sci, 88, 188

Goa, 1953, A micro biuret method for protein determination. Determination of total protein in cerebrospinal fluid, Scand J Clin Fab Invest, 5, 218, 10.3109/00365515309094189

Goodfellow, 1989, Genus Rhodococcus Zopf 1891, 28AL, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 4, 2362

Goodfellow, 1989, Genus Nocardia Trevisian 1889,9AL, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol. 4, 2350

Harper, 1977, Microbial metabolism of aromatic nitriles. Enzymology of C-N cleavage by Nocardia sp. (rhodochrous group), Biochem J, 165, 309, 10.1042/bj1650309

Ikehata, 1989, Primary structure of nitrile hydratase deduced from the nucleotide sequence of a Rhodococcus species and its expression in Escherichia coli, Fur J Biochem, 181, 563

Ingvorsen, 1988, Microbial hydrolysis of organic nitriles and amides, Cyanide Compounds in Biology, 16

Ingvorsen, 1991, Novel cyanide-hydrolyzing enzyme from Alcaligenes xylosoxidans subsp. denitrificans, Appl Environ Microbiol, 57, 1783, 10.1128/AEM.57.6.1783-1789.1991

Jallegeas, 1980, Byconversion of nitriles and their applications, Advances in Biochemical Engineering, 14, 1

Knowles, 1985, Microbial degradation of cyanide, World Biotech Rep, 537

Knowles, 1992, The degradation of cyanide and nitriles, Microbial Control of Pollution, 113

Kobayashi, 1992, Enzymatic synthesis of acrylamide: a success story not yet over, Trends Biotechnol, 10, 402, 10.1016/0167-7799(92)90283-2

Kobayashi, 1993, Amidase coupled with low-molecular-mass nitrile hydratase from Rhodococcus rhodochrous Jl, Eur J Biochem, 217, 327, 10.1111/j.1432-1033.1993.tb18250.x

Linton, 1986, Utilization of aliphatic amides and nitriles by Nocardia rhodochrous LL100-21, J Gen Microbiol, 132, 1493

Loomis, 1988, The prebiological environment, Four Billion Years, 4

Mauger, 1988, Nitrile hydratase-catalyzed production of isonicotinamide, picolinamide and pyra-zinamide from 4-cyanopyridine, 2-cyanopyridine and cyanopy-razine in Rhodococcus rhodochrous, J Biotechnol, 8, 87, 10.1016/0168-1656(88)90071-5

Mayaux, 1990, Purification, cloning, and primary structure of an enantiomer-selective amidase from Brevibacterium sp. strain R312: structural evidence for genetic coupling with nitrile hydratase, J Bacteriol, 172, 6764, 10.1128/JB.172.12.6764-6773.1990

Miller, 1982, The utilization of nitriles and amides by a Rhodococcus species, J Gen Microbiol, 128, 1803

Miller, 1984, The cellular location of nitrilase and amidase of Brevibacterium R312, FEMS Microbiol Fett, 21, 147, 10.1111/j.1574-6968.1984.tb00201.x

Mimura, 1969, Application of microorganisms to petrochemical industry. I. Assimilation of nitrile compounds by microorganisms, J Ferment Technol, 47, 631

Nagasawa, 1989, Microbial transformation of nitriles, Trends Biotechnol, 153, 10.1016/0167-7799(89)90026-7

Nawaz, 1992, Metabolism of benzonitrile and butyronitrile by Klebsiella pneumoniae, Appl Environ Microbiol, 58, 27, 10.1128/AEM.58.1.27-31.1992

Oró, 1981, The role of HCN and its derivatives in prebiotic evolution, Cyanide in Biology, 517

Rainey, 1995, Phylogenetic analysis of the genera Rhodococcus and Nocardia and evidence for the evolutionary origin of the genus Nocardia from within the radiation of Rhodococcus species, Microbiology, 141, 523, 10.1099/13500872-141-2-523

Robinson, 1964, Ricinine nitrilase, J Biol Chem, 239, 4257, 10.1016/S0021-9258(18)91166-X

Vaughan, 1988, The utilization of pyridine carbonitriles and carboxamides by Nocardia rhodochrous LL100-21, J Gen Microbiol, 134, 1099

Vaughan, 1989, Conversion of 3-cyanopyridine to nicotinic acid by Nocardia rhodochrous LL100-21, Enzyme Microb Technol, 11, 815, 10.1016/0141-0229(89)90055-0

Vennesland, 1981, HCN production by microalgae, Cyanide in Biology, 349

Wyatt, 1988, The industrial potential of microbial nitrile biochemistry, In Cyanide Compounds in Biology, 32

Yamamoto, 1991, Production of R-(–)-mandelic acid from mandelonitrile by Alca-ligenes faecalis ATCC 8750, Appl Environ Microbiol, 57, 3028, 10.1128/AEM.57.10.3028-3032.1991

Thông tin
Thông tin xuất bản

Microbiology (United Kingdom)

Tập 142 Số 1

145-154

Thông tin tác giả