有相關(guān)研究人員通過(guò)探究持久性有機(jī)污染物六氯-1,3-丁二烯（HCBD）的微生物還原脫氯，發(fā)現(xiàn)鹵代有機(jī)物對(duì)脫鹵呼吸菌電子傳遞鏈上關(guān)鍵功能酶的不同影響將導(dǎo)致其脫鹵行為的差異，并由此提出通過(guò)結(jié)合傳統(tǒng)培養(yǎng)和體外酶活測(cè)試的方式快速篩選出具備目標(biāo)鹵代有機(jī)物代謝能力的脫鹵呼吸菌，為微生物還原脫鹵研究提供了新的篩菌策略。
相關(guān)研究
本研究采用四氯乙烯（PCE）培養(yǎng)的脫鹵混菌進(jìn)行HCBD的脫鹵活性篩選，發(fā)現(xiàn)Dehalococcoides能夠通過(guò)共代謝的方式將HCBD脫氯至（E）-1,1,2,3,4-五氯丁二烯，（Z,E）-1,2,3,4-四氯丁二烯和（E）-1,2,3-三氯丁二烯。HCBD對(duì)Dehalococcoides中ATPase的活性抑制是其共代謝脫氯的原因。而一溴二氯甲烷(BDCM)由于對(duì)Dehalococcoides中氫化酶(Hase)具有抑制性，只在脫鹵酶(RDase)體外酶活（in vitro）實(shí)驗(yàn)中具有脫鹵活性。該研究發(fā)現(xiàn)，鹵代有機(jī)物不同的微生物還原脫鹵現(xiàn)象和其對(duì)脫鹵呼吸菌電子傳遞鏈上功能酶的影響有關(guān)。基于此，本研究提出了四步篩菌法，即通過(guò)PCE培養(yǎng)的脫鹵菌依次進(jìn)行RDase、Hase和ATPase水平上的in vitro測(cè)試，快速篩選出能夠代謝目標(biāo)鹵代有機(jī)物的脫鹵呼吸菌。
研究結(jié)果
本研究將典型脫鹵呼吸菌電子傳遞過(guò)程和不同脫鹵現(xiàn)象相聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)鹵代有機(jī)物對(duì)電子傳遞鏈上不同功能酶的影響將導(dǎo)致其脫鹵行為的差異：以PCE為例，在這類(lèi)鹵代有機(jī)物的脫鹵過(guò)程中電子能夠順利通過(guò)Hase到達(dá)RDase，并和產(chǎn)能環(huán)節(jié)耦合，給細(xì)胞生長(zhǎng)提供能量；以HCBD為例的鹵代有機(jī)物由于影響ATP產(chǎn)能環(huán)節(jié)，導(dǎo)致電子傳遞過(guò)程無(wú)法有效和能量產(chǎn)生過(guò)程耦合，使細(xì)胞無(wú)法獲得生長(zhǎng)所需的能量；以BDCM為例的鹵代有機(jī)物由于抑制Hase活性，導(dǎo)致在活菌培養(yǎng)體系中必要的電子傳遞受阻，鹵代有機(jī)物無(wú)法被脫鹵，而在in vitro測(cè)試中，由于脫鹵無(wú)需電子傳遞而直接發(fā)生在脫鹵酶上，故而可以進(jìn)行脫鹵。
代謝型、共代謝型和僅RDase水平上具有活性的脫鹵機(jī)制
基于該模型，本研究還提出了四步篩菌法，即首先利用PCE進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)使脫鹵菌富集，隨后采用目標(biāo)鹵代有機(jī)物對(duì)富集后的脫鹵菌依次進(jìn)行RDase、Hase和ATPase水平上的in vitro測(cè)試，若脫鹵菌在RDase水平上能夠?qū)⒛繕?biāo)物質(zhì)脫鹵，且其Hase和ATPase沒(méi)有受到抑制，則為能夠代謝目標(biāo)鹵代物的脫鹵呼吸菌。