Published December 9, 2020
| Version v1
Publication
Open
Statistical Optimisation of Phenol Degradation and Pathway Identification through Whole Genome Sequencing of the Cold-Adapted Antarctic Bacterium, Rhodococcus sp. Strain AQ5-07
Creators
- 1. Universiti Putra Malaysia
- 2. British Antarctic Survey
- 3. Shizuoka University
- 4. Shibaura Institute of Technology
- 5. Universiti Teknologi MARA
- 6. National Centre for Antarctic and Ocean Research
- 7. University of Malaya
- 8. University of Concepción
Description
Study of the potential of Antarctic microorganisms for use in bioremediation is of increasing interest due to their adaptations to harsh environmental conditions and their metabolic potential in removing a wide variety of organic pollutants at low temperature. In this study, the psychrotolerant bacterium Rhodococcus sp. strain AQ5-07, originally isolated from soil from King George Island (South Shetland Islands, maritime Antarctic), was found to be capable of utilizing phenol as sole carbon and energy source. The bacterium achieved 92.91% degradation of 0.5 g/L phenol under conditions predicted by response surface methodology (RSM) within 84 h at 14.8 °C, pH 7.05, and 0.41 g/L ammonium sulphate. The assembled draft genome sequence (6.75 Mbp) of strain AQ5-07 was obtained through whole genome sequencing (WGS) using the Illumina Hiseq platform. The genome analysis identified a complete gene cluster containing catA, catB, catC, catR, pheR, pheA2, and pheA1. The genome harbours the complete enzyme systems required for phenol and catechol degradation while suggesting phenol degradation occurs via the β-ketoadipate pathway. Enzymatic assay using cell-free crude extract revealed catechol 1,2-dioxygenase activity while no catechol 2,3-dioxygenase activity was detected, supporting this suggestion. The genomic sequence data provide information on gene candidates responsible for phenol and catechol degradation by indigenous Antarctic bacteria and contribute to knowledge of microbial aromatic metabolism and genetic biodiversity in Antarctica.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تحظى دراسة إمكانات الكائنات الحية الدقيقة في أنتاركتيكا للاستخدام في المعالجة الحيوية باهتمام متزايد بسبب تكيفها مع الظروف البيئية القاسية وإمكاناتها الأيضية في إزالة مجموعة واسعة من الملوثات العضوية عند درجة حرارة منخفضة. في هذه الدراسة، وُجد أن البكتيريا المتسامحة نفسياً Rhodococcus sp. سلالة AQ5 -07، المعزولة أصلاً عن التربة من جزيرة الملك جورج (جزر جنوب شتلاند، أنتاركتيكا البحرية)، قادرة على استخدام الفينول كمصدر وحيد للكربون والطاقة. حققت البكتيريا تحللًا بنسبة 92.91 ٪ من 0.5 جم/لتر من الفينول في ظل الظروف التي تنبأت بها منهجية سطح الاستجابة (RSM) في غضون 84 ساعة عند 14.8 درجة مئوية، ودرجة الحموضة 7.05، و 0.41 جم/لتر من كبريتات الأمونيوم. تم الحصول على تسلسل الجينوم التجميعي (6.75 ميغابايت في الثانية) للسلالة AQ5 -07 من خلال تسلسل الجينوم الكامل (WGS) باستخدام منصة Illumina Hiseq. حدد تحليل الجينوم مجموعة جينات كاملة تحتوي على catA و catB و catC و catR و pheR و pheA2 و pheA1. يحتوي الجينوم على أنظمة الإنزيم الكاملة المطلوبة لتحلل الفينول والكاتيكول مع اقتراح حدوث تحلل الفينول عبر مسار β - ketoadipate. كشف الفحص الإنزيمي باستخدام المستخلص الخام الخالي من الخلايا عن نشاط الكاتيكول 1،2 -ديوكسيجاز بينما لم يتم اكتشاف أي نشاط للكاتيكول 2،3 -ديوكسيجاز، مما يدعم هذا الاقتراح. توفر بيانات التسلسل الجيني معلومات عن الجينات المرشحة المسؤولة عن تدهور الفينول والكاتيكول بواسطة بكتيريا أنتاركتيكا الأصلية وتساهم في معرفة الأيض العطري الميكروبي والتنوع البيولوجي الجيني في أنتاركتيكا.Translated Description (French)
L'étude du potentiel des micro-organismes antarctiques pour une utilisation dans la biorestauration est d'un intérêt croissant en raison de leur adaptation à des conditions environnementales difficiles et de leur potentiel métabolique pour éliminer une grande variété de polluants organiques à basse température. Dans cette étude, la bactérie psychrotolérante Rhodococcus sp. souche AQ5-07, isolée à l'origine du sol de l'île King George (îles Shetland du Sud, Antarctique maritime), s'est avérée capable d'utiliser le phénol comme seule source de carbone et d'énergie. La bactérie a obtenu une dégradation de 92,91 % de 0,5 g/L de phénol dans des conditions prédites par la méthodologie de la surface de réponse (RSM) en 84 h à 14,8 °C, pH 7,05 et 0,41 g/L de sulfate d'ammonium. La séquence de génome préliminaire assemblée (6,75 Mbp) de la souche AQ5-07 a été obtenue par séquençage du génome entier (WGS) en utilisant la plate-forme Illumina Hiseq. L'analyse du génome a identifié un groupe de gènes complet contenant catA, catB, catC, catR, pheR, pheA2 et pheA1. Le génome abrite les systèmes enzymatiques complets nécessaires à la dégradation du phénol et du catéchol tout en suggérant que la dégradation du phénol se produit via la voie des β-cétoadipates. Le test enzymatique utilisant un extrait brut acellulaire a révélé une activité de la catéchol 1,2-dioxygénase alors qu'aucune activité de la catéchol 2,3-dioxygénase n'a été détectée, ce qui confirme cette suggestion. Les données sur la séquence génomique fournissent des informations sur les gènes candidats responsables de la dégradation du phénol et du catéchol par les bactéries indigènes de l'Antarctique et contribuent à la connaissance du métabolisme aromatique microbien et de la biodiversité génétique en Antarctique.Translated Description (Spanish)
El estudio del potencial de los microorganismos antárticos para su uso en biorremediación es de creciente interés debido a sus adaptaciones a las duras condiciones ambientales y su potencial metabólico para eliminar una amplia variedad de contaminantes orgánicos a baja temperatura. En este estudio, se encontró que la bacteria psicrotolerante Rhodococcus sp. cepa AQ5-07, originalmente aislada del suelo de la Isla Rey Jorge (Islas Shetland del Sur, Antártida marítima), era capaz de utilizar fenol como única fuente de carbono y energía. La bacteria logró una degradación del 92.91% de 0.5 g/L de fenol en condiciones predichas por la metodología de superficie de respuesta (RSM) dentro de 84 h a 14.8 ° C, pH 7.05 y 0.41 g/L de sulfato de amonio. El borrador de secuencia genómica ensamblada (6,75 Mbp) de la cepa AQ5-07 se obtuvo mediante secuenciación del genoma completo (WGS) utilizando la plataforma Illumina Hiseq. El análisis del genoma identificó un grupo de genes completo que contenía catA, catB, catC, catR, pheR, pheA2 y pheA1. El genoma alberga los sistemas enzimáticos completos necesarios para la degradación del fenol y el catecol, al tiempo que sugiere que la degradación del fenol se produce a través de la vía del β-cetoadipato. El ensayo enzimático con extracto bruto libre de células reveló actividad de catecol 1,2-dioxigenasa, mientras que no se detectó actividad de catecol 2,3-dioxigenasa, lo que respalda esta sugerencia. Los datos de la secuencia genómica proporcionan información sobre los genes candidatos responsables de la degradación de fenol y catecol por bacterias antárticas indígenas y contribuyen al conocimiento del metabolismo aromático microbiano y la biodiversidad genética en la Antártida.Files
pdf.pdf
Files
(15.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:bc23bc8b0d67d67eb6835c6a438bc868
|
15.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحسين الإحصائي لتدهور الفينول وتحديد المسار من خلال تسلسل الجينوم الكامل للبكتيريا المتكيفة مع البرد في أنتاركتيكا، Rhodococcus sp. سلالة AQ5 -07
- Translated title (French)
- Optimisation statistique de la dégradation du phénol et de l'identification des voies par séquençage du génome entier de la bactérie antarctique adaptée au froid, Rhodococcus sp. Souche AQ5-07
- Translated title (Spanish)
- Optimización estadística de la degradación de fenoles y la identificación de vías a través de la secuenciación del genoma completo de la bacteria antártica adaptada al frío, Rhodococcus sp. Cepa AQ5-07
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3110838431
- DOI
- 10.3390/ijms21249363
References
- https://openalex.org/W112642569
- https://openalex.org/W1670601677
- https://openalex.org/W1678709609
- https://openalex.org/W1967508356
- https://openalex.org/W1970034638
- https://openalex.org/W1978539693
- https://openalex.org/W1994919800
- https://openalex.org/W2016587264
- https://openalex.org/W2017590245
- https://openalex.org/W2021834208
- https://openalex.org/W2021843939
- https://openalex.org/W2032769223
- https://openalex.org/W2033269168
- https://openalex.org/W2034855713
- https://openalex.org/W2037028506
- https://openalex.org/W2042107787
- https://openalex.org/W2042881722
- https://openalex.org/W2043944658
- https://openalex.org/W2045843097
- https://openalex.org/W2053810265
- https://openalex.org/W2054750828
- https://openalex.org/W2055043387
- https://openalex.org/W2068508124
- https://openalex.org/W2072020311
- https://openalex.org/W2079493152
- https://openalex.org/W2081924616
- https://openalex.org/W2086345148
- https://openalex.org/W2086622102
- https://openalex.org/W2092718027
- https://openalex.org/W2102755641
- https://openalex.org/W2106090237
- https://openalex.org/W2110392562
- https://openalex.org/W2110844203
- https://openalex.org/W2111626689
- https://openalex.org/W2112814753
- https://openalex.org/W2116057120
- https://openalex.org/W2124393588
- https://openalex.org/W2125370244
- https://openalex.org/W2133790733
- https://openalex.org/W2137443824
- https://openalex.org/W2140619881
- https://openalex.org/W2142428670
- https://openalex.org/W2143266521
- https://openalex.org/W2149429041
- https://openalex.org/W2154139219
- https://openalex.org/W2157667237
- https://openalex.org/W2160605328
- https://openalex.org/W2162530199
- https://openalex.org/W2164704956
- https://openalex.org/W2166907609
- https://openalex.org/W2170009117
- https://openalex.org/W2172027854
- https://openalex.org/W2210196222
- https://openalex.org/W2295548383
- https://openalex.org/W2315747269
- https://openalex.org/W2342232929
- https://openalex.org/W2469127421
- https://openalex.org/W2494318210
- https://openalex.org/W2592556614
- https://openalex.org/W2605665177
- https://openalex.org/W2606487505
- https://openalex.org/W2622181676
- https://openalex.org/W2743704417
- https://openalex.org/W2752931040
- https://openalex.org/W2774204103
- https://openalex.org/W2996182394
- https://openalex.org/W3015204914
- https://openalex.org/W3019976356
- https://openalex.org/W3039147230
- https://openalex.org/W3047512270
- https://openalex.org/W3080827013
- https://openalex.org/W3081208505
- https://openalex.org/W3106869682
- https://openalex.org/W3107604609
- https://openalex.org/W4230552900
- https://openalex.org/W4256647350
- https://openalex.org/W4294216483
- https://openalex.org/W57288157
- https://openalex.org/W618985265