Штамм бактерий pseudomonas plecoglossicida, осуществляющий биодеградацию перфтороктансульфоновой кислоты

Изобретение относится к области биотехнологии. Штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D, обладающий способностью биодеградировать устойчивые токсичные соединения перфтороктансульфоновой кислоты (ПФОС), депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук (ИБФМ РАН) под регистрационным номером ВКМ В-3164D. Штамм может быть использован для получения биопрепаратов, используемых для утилизации фторорганических соединений и защиты окружающей среды. Изобретение позволяет повысить степень очистки окружающей среды от перфторктансульфоновой кислоты. 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно биоочистки окружающей среды от загрязнения перфтороктансульфоновой кислотой (ПФОС) с помощью бактерий, и касается нового штамма, способного эффективно разлагать устойчивое токсичное соединение - ПФОС. Данное вещество внесено в Приложение В Стокгольмской конвенции по стойким органическим загрязняющим (СОЗ) веществам, что предусматривает принятие мер по минимизации и, по возможности, прекращению производства и использования с последующим уничтожением [1]. ПФОС будучи крайне устойчивой к разложению, к настоящему времени обнаруживается во многих объектах окружающей среды и живых организмах, являясь наиболее часто детектируемым загрязнителем [2, 3].

Известны способы разложения ПФОС - химическая переработка, сжигание при высокой температуре [4, 5], но они являются высокозатратными.

Наиболее экологически безопасно применение способа утилизации ПФОС, основанного на ее включении в естественный обмен веществ и энергии с участием микроорганизмов, способных к ее разложению, минимизируя отрицательное влияние на окружающую среду.

Известно лишь единичное количество штаммов бактерий, способных к трансформации перфторкарбоновых кислот.

Известен штамм Pseudomonas parafulva YAB1, обладающий способностью к биодеградации перфтороктановой кислоты [6].

Недостатком данного штамма является то, что он медленно и недостаточно полно утилизирует субстрат. Штамм Pseudomonas parafulva YAB1 утилизирует 32,2% перфтороктановой кислоты при ее начальной концентрации 500 мг/л.

Наиболее близким к предлагаемому штамму - прототипом является штамм бактерий Pseudomonas aeruginosa HJ4, способный к биологической деградации ПФОС [7].

Недостатком прототипа [7] является то, что штамм бактерий Pseudomonas aeruginosa HJ4 способен разрушать ПФОС при концентрации, не превышающей 2 мг/л. Это ограничивает возможность его использования для биоочистки в промышленных масштабах. А также штамм не способен к глубокой деградации ПФОС, уровень разложения которой не превышает 67%.

Целью изобретения является получение нового штамма микроорганизма, способного осуществлять эффективную биодеградацию ПФОС, расширение области применения биотехнологий для защиты окружающей среды.

Цели достигают применением штамма бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D.

Штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D выделен из образца загрязненной отходами нефтехимического производства почвы с территории бывшего промышленного предприятия ОАО «Химпром» (г. Уфа, Республика Башкортостан, РФ) и хранится в Коллекции микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Уфимский Институт биологии Российской академии наук.

Полученный штамм микроорганизмов депонирован во Всероссийскую коллекцию микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук под регистрационным номером ВКМ B-3164D и характеризуется следующими признаками.

Характеристика штамма Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D (ВКМ B-3164D):

Грамотрицательные подвижные палочки диаметром 1 мкм, длиной 2.5-3.0 мкм. При выращивании на МПА образует колонии бело-кремового цвета, круглые, выпуклые диаметром 4-5 мм. Метаболизм - дыхательный, штамм каталазоположителен, синтезирует оксидазу, не обладает способностью к денитрификации, не гидролизует казеин, желатин, лецитин и крахмал, не синтезирует липолитические ферменты: не способен к росту на среде с твин-80, тест на аргининдигидролазу - положителен. Оптимальная температура для роста находится в интервале 26-30°С, оптимальная величина рН 6.8-7.2. При концентрации NaCl 0-5% наблюдается интенсивный рост, при более высокой концентрации до 10% NaCl наблюдается слабый рост. Не использует в качестве единственного источника углерода: глюкозу, сахарозу, маннит, фруктозу, сорбит, инозит, мальтозу, арабинозу, ксилозу, маннозу, галактозу, лактозу, рамнозу, мезо-инозитол, крахмал, леван, калий виннокислый. В качестве источника углерода использует сукцинат, малат, цитрат, 2-кетоглюконат, этанол, н-бутанол, пропиленгликоль, L-лейцин, L-лизин, L-валин, L-аланин, L-аргинин, L-аспартат, L-гистидин. Клетки штамма синтезируют флуоресцентный пигмент. Не патогенен.

По нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК наиболее близок к штамму Pseudomonas plecoglossicida NBRC 103162 (уровень сходства 99.86%).

Предлагаемое изобретение поясняется следующими примерами применения штамма Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D (ВКМ B-3164D) для биодеградации ПФОС, устойчивой к разрушению биологическими способами.

Пример 1. Бактерии штамма Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D после ферментации на питательной среде Раймонда следующего состава, г/л: Na2CO3 - 0.1; MgSO4 × 7 H2O - 0.2; FeSO4 × 7 H2O - 0.02; CaCl2 - 0.01; MnSO4 × 7 H2O - 0.02; K2HPO4 × 3 H2O - 1.0; NaH2PO4 × 3 H2O - 1.5; NH4Cl - 3.0; вода дистиллированная - 1000 мл, содержащей в качестве единственного источника углерода ПФОС (1000 мг/л) оставались жизнеспособными, титр микроорганизмов составлял 5,5⋅108 клеток/мл. Штамм по прототипу не способен к росту при такой концентрации ПФОС в среде.

Пример 2. Бактерии штамма Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D культивировали на питательной среде Раймонда следующего состава, г/л: Na2CO3 - 0.1; MgSO4 × 7 H2O - 0.2; FeSO4 × 7 H2O - 0.02; CaCl2 - 0.01; MnSO4 × 7 H2O - 0.02; K2HPO4 × 3 H2O - 1.0; NaH2PO4 × 3 H2O - 1.5; NH4Cl - 3.0; вода дистиллированная - 1000 мл, содержащей в качестве единственного источника углерода ПФОС (1000 мг/л). Культивирование проводили при температуре 28°С в термостатируемой установке при 160 об/мин. Интенсивность роста культуры оценивали спектрофотометрически по оптической плотности клеточной суспензии при длине волны 590 нм (ОП590).

Для выделения и идентификации продуктов биотрансформации ПФОС и оценки ее концентрации в среде бактериальные клетки отделяли от культуральной жидкости методом ультрафильтрации на установке "Vivaflow 50" ("Sartorius AG", Германия). Полученный ультрафильтрат (≤3 кДа) анализировали хромато-масс-спектрометрическим методом на жидкостном тандемном хромато-масс-спектрометре LCMS-IT-TOF ("Shimadzu", Япония) с системой ввода образца электроспрей, квадрупольной ионной ловушкой и времяпролетным детектором. Масс-спектры регистрировали в интервале масс m/z 200-800 а.е.м. в режиме регистрации отрицательных ионов, напряжение на детекторе составляло 3.5 кВ. Для хроматографического разделения использовали колонку Shim-pak XR-ODS (75×2.0 мм) ("Shimadzu", Япония) в изократическом режиме при соотношении растворителей 5 мМ ацетат аммония в воде : ацетонитрил - 56:44 со скоростью элюирования 0.2 мл/мин. Установление структуры полученных соединений проводили по совокупности данных анализа масс-спектров, основанных на распаде молекулярного иона и сравнении с данными литературы.

Концентрацию фторид-иона в среде измеряли при помощи фторид-селективного электрода с кристаллической мембраной ЭЛИС-131F (ООО "Измерительная техника", Россия).

Заявляемый штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D способен к использованию ПФОС в качестве единственного источника углерода и энергии с полной ее утилизацией при начальной концентрации 1000 мг/л за 6 сут. Штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D трансформирует ПФОС в перфторгептановую (перфторэнантовую) кислоту, высвобождая в среду свободные ионы фтора ( см. рисунок).

Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как среди известных микроорганизмов не обнаружен штамм, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.

Заявляемый штамм имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены микроорганизмы, характеризующиеся одинаковой способностью осуществлять биодеградацию перфторорганических ксенобиотиков (на примере ПФОС).

Таким образом, штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D способен к полной биодеградации ПФОС в концентрации 1000 мг/л, является более активным деструктором, чем штамм-прототип, и может служить основой для получения биопрепаратов при разработке биотехнологий трансформации (утилизации) фторорганических соединений для защиты окружающей среды.

Список литературы

1. Report of the Conference of the Parties of the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants on the work of its fourth meeting, 4-8 May // UNEP/POPS/COP.4/38. Geneva: Stockholm Convention Secretariat, 2009. P. 66-69.

2. Betts K. PFOS and PFOA in humans: new study links prenatal exposure to lower birth weight // Environmental Health Perspectives. - 2007. V. 115. - P. 550.

3. Yamashita N., Kannan K., Taniyasu S., Horii Yu., Petrick G., Gamo Т. A global survey of perfluorinated acids in oceans // Marine Pollution Bulletin. - 2005. V. 51. - P. 658-668.

4. Cheng J., Vecitis CD., Park H, Mader B.T., Hoffmann M.R. Sonochemical degradation of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoate (PFOA) in landfill groundwater: environmental matrix effects // Environ. Sci. Technol. - 2008. V. 42. - P. 8057-8063.

5. Wang F., Shih K., Lu X., Liu C. Mineralization behavior of fluorine inperfluorooctanesulfonate (PFOS) during thermal treatment of lime-conditioned sludge // Environ. Sci. Technol. - 2013. V. 47. - P. 2621-2627.

6. Yi L.B., Chai L.Y., Xie Y., Peng Q.J., Peng Q.Z. Isolation, identification, and degradation performance of a PFOA-degrading strain // Genet. Mol. Res. 2016. V. 15. №2: gmr. 15028043.

7. Kwon B.G., Lim H.J., Na S.H., Choi B.I., Shin D.S., Chung S.Y. Biodegradation of perfluorooctanesulfonate (PFOS) as an emerging contaminant // Chemosphere. 2014. V. 109. P. 221-225.

Штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida, депонированный во Всероссийской коллекции микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук под регистрационным номером ВКМ В-3164D, осуществляющий биодеградацию перфтороктансульфоновой кислоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения модели ожирения животного. Способ предусматривает инокулирование аксенического животного бактерией Enterobacter cloacae, имеющей ген 16S рРНК, для получения инокулированного животного, где последовательность гена 16S рРНК представляет собой SEQ ID NO.1; и кормление инокулированного животного кормом, имеющим 34,9% содержания жира, в течение по крайней мере четырех недель для получения модели ожирения животного.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов. Предложен способ управления процессом производства биомассы аэробных микроорганизмов.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Представлен способ получения белка протеазы посредством бактерии рода Bacillus путем введения в нее первой экспрессионной конструкции, которая кодирует целевой белок протеазу, и второй экспрессионной конструкции, которая кодирует отличную от целевого белка вспомогательную протеазу с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO: 1, и дальнейшей экспрессии указанных протеаз в указанном микроорганизме.

Настоящее изобретение относится к биохимии и генетической инженерии, в частности к рекомбинантному штамму Escherichia coli BL21(DE3; pQE-Nit2). Указанный штамм получен путём трансформации штамма Escherichia coli BL21(DE3) плазмидной конструкцией pQE-Nit2, которая находится под контролем промотора фага Т5, и предназначен для получения ω-амидазы человека (Nit2) при культивировании на питательных средах на основе пептона, дрожжевого экстракта и глюкозы.
Изобретение относится к медицинской микробиологии и представляет собой набор, содержащий авирулентные штаммы Yersinia pestis подвида pestis биовара orientalis КМ 2011, подвида pestis биовара antiqua КМ 2008, КМ 2012, КМ 260 (12), КМ 130(3), подвида pestis биовара medievalis КМ 2010, КМ 2014, КМ 2024, подвида caucasica КМ 2013, штаммы Yersinia pseudotuberculosis КМ 2004, КМ 2005, КМ 2006, Yersinia enterocolitica КМ 2007 и штамм Pasteurella multocida КМ 2003, депонированные в Государственной коллекции патогенных бактерий «Микроб».

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ отбора пробиотического штамма Bacillus, включающий оценку воздействия тестируемого штамма на экспрессию белка CFTR или белка NHE3; пробиотический штамм Bacillus subtilis, вызывающий уменьшение экспрессии белка CFTR и/или увеличение экспрессии белка NHE3, депонированный в CNCM под регистрационным номером I-2745; клетки, полученные путем культивирования пробиотического штамма Bacillus, и композиция, содержащая эффективное количество клеток, для применения при лечении и/или предотвращении диареи.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для изготовления вакцины против бруцеллеза мелкого рогатого скота из штамма Brucella melitensis Rev-1. Способ изготовления вакцины против бруцеллеза мелкого рогатого скота предусматривает посев и выращивание штамма Brucella melitensis Rev-1 на питательной среде, содержащей панкреатический гидролизат казеина глубокой степени расщепления, экстракта дрожжей, натрий хлористый, глюкозу, глицерин и агар-агар в заданном соотношении компонентов в течение 72 часов при 37°C.

Группа изобретений относится к штаммам бактерий рода Lactobacillus, композициям на их основе и их применению. Предложены штамм бактерий Lactobacillus paracasei DSM 25832, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25833, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25834, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25835, штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25836 и штамм бактерий Lactobacillus plantarum DSM 25837.

Изобретение относится к применению пробиотического бактериального штамма Lactobacillus reuteri DSM 17938 и/или Bifidobacterium longum АТСС BAA-999 в производстве питательной композиции для субъекта.

Изобретение относится к области биохимии. Описан способ дифференциации штаммов Yersinia pestis на основной и неосновные подвиды методом ПЦР в режиме реального времени.

Изобретение относится к промышленной и экологической микробиологии. Предложен способ очистки содержащих толуол сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ очистки нефтесодержащих сточных вод.

Изобретение относится к биотехнологии. Способ предусматривает помещение сульфатредуцирующих бактерий в синтетическую среду, содержащую металлы, с добавлением питательных веществ, включающих в себя растворы витаминов, солей, кофакторов, лактата, сульфида натрия, с дальнейшим культивированием в течение 10 суток при температуре 28ºС, собранный со дна емкости осадок, содержащий кристаллы сульфидов кобальта, и высушивают.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений акваторий водоемов, береговой линии при температуре от +4 до +20°С и солености до 30 г/л.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений акваторий водоемов, береговой линии, при температуре от +4 до +20°С и солености до 30 г/л.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений акваторий водоемов, береговой линии при температуре от +4 до +20°С и солености до 30 г/л.
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений акваторий водоемов, береговой линии, при температуре от +4 до +20°C и солености до 30 г/л.
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений акваторий водоемов, береговой линии, при температуре от +4 до +20°C и солености до 30 г/л.

Изобретение относится к очистке воды в непроточных водоемах от нефтепродуктов и тяжелых металлов. Способ очистки непроточных водоемов от тяжелых металлов и нефтепродуктов включает использование сорбента, коагулянта и грубодисперсного минерального вещества.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ и установка для очистки сточных вод от аммония и органического вещества в микроаэробных условиях.

Изобретение относится к экологической биотехнологии, а именно к разработке биопрепарата для очистки грунта от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. Изобретение позволяет увеличить скорость очистки грунта от загрязнений углеводородами в 5 раз.

Изобретение относится к области биотехнологии. Штамм бактерий Pseudomonas plecoglossicida 2,4-D, обладающий способностью биодеградировать устойчивые токсичные соединения перфтороктансульфоновой кислоты, депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук под регистрационным номером ВКМ В-3164D. Штамм может быть использован для получения биопрепаратов, используемых для утилизации фторорганических соединений и защиты окружающей среды. Изобретение позволяет повысить степень очистки окружающей среды от перфторктансульфоновой кислоты. 1 ил., 2 пр.

Наверх