Published July 17, 2024 | Version v1
Publication

Applications of Microbial Organophosphate-Degrading Enzymes to Detoxification of Organophosphorous Compounds for Medical Countermeasures against Poisoning and Environmental Remediation

  • 1. Kazan Federal University
  • 2. A.E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry
  • 3. Polytechnic School of Algiers
  • 4. University of Algiers Benyoucef Benkhedda

Description

Mining of organophosphorous (OPs)-degrading bacterial enzymes in collections of known bacterial strains and in natural biotopes are important research fields that lead to the isolation of novel OP-degrading enzymes. Then, implementation of strategies and methods of protein engineering and nanobiotechnology allow large-scale production of enzymes, displaying improved catalytic properties for medical uses and protection of the environment. For medical applications, the enzyme formulations must be stable in the bloodstream and upon storage and not susceptible to induce iatrogenic effects. This, in particular, includes the nanoencapsulation of bioscavengers of bacterial origin. In the application field of bioremediation, these enzymes play a crucial role in environmental cleanup by initiating the degradation of OPs, such as pesticides, in contaminated environments. In microbial cell configuration, these enzymes can break down chemical bonds of OPs and usually convert them into less toxic metabolites through a biotransformation process or contribute to their complete mineralization. In their purified state, they exhibit higher pollutant degradation efficiencies and the ability to operate under different environmental conditions. Thus, this review provides a clear overview of the current knowledge about applications of OP-reacting enzymes. It presents research works focusing on the use of these enzymes in various bioremediation strategies to mitigate environmental pollution and in medicine as alternative therapeutic means against OP poisoning.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد تعدين الإنزيمات البكتيرية المتحللة للفوسفور العضوي (OPs) في مجموعات من السلالات البكتيرية المعروفة وفي البيوتوبات الطبيعية مجالات بحثية مهمة تؤدي إلى عزل الإنزيمات المتحللة الجديدة للفوسفور العضوي. بعد ذلك، يسمح تنفيذ استراتيجيات وأساليب هندسة البروتين والتكنولوجيا الحيوية النانوية بإنتاج الإنزيمات على نطاق واسع، مما يعرض خصائص حفازة محسنة للاستخدامات الطبية وحماية البيئة. بالنسبة للتطبيقات الطبية، يجب أن تكون تركيبات الإنزيم مستقرة في مجرى الدم وعند التخزين وليست عرضة للحث على التأثيرات العلاجية. وهذا، على وجه الخصوص، يشمل التغليف النانوي للكشافين البيولوجيين من أصل بكتيري. في مجال تطبيق المعالجة الحيوية، تلعب هذه الإنزيمات دورًا حاسمًا في التنظيف البيئي من خلال البدء في تدهور OPs، مثل المبيدات الحشرية، في البيئات الملوثة. في تكوين الخلايا الميكروبية، يمكن لهذه الإنزيمات أن تكسر الروابط الكيميائية لـ OPs وعادة ما تحولها إلى مستقلبات أقل سمية من خلال عملية التحول الحيوي أو تساهم في تمعدنها الكامل. في حالتها النقية، تظهر كفاءات أعلى في تدهور الملوثات والقدرة على العمل في ظل ظروف بيئية مختلفة. وبالتالي، تقدم هذه المراجعة نظرة عامة واضحة على المعرفة الحالية حول تطبيقات الإنزيمات المتفاعلة OP. وهو يقدم أعمالًا بحثية تركز على استخدام هذه الإنزيمات في مختلف استراتيجيات المعالجة الحيوية للتخفيف من التلوث البيئي وفي الطب كوسيلة علاجية بديلة ضد التسمم الإشعاعي.

Translated Description (French)

L'extraction d'enzymes bactériennes dégradant les composés organophosphorés (OP) dans des collections de souches bactériennes connues et dans des biotopes naturels est un domaine de recherche important qui conduit à l'isolement de nouvelles enzymes dégradant les OP. Ensuite, la mise en œuvre de stratégies et de méthodes d'ingénierie des protéines et de nanobiotechnologie permet une production à grande échelle d'enzymes, présentant des propriétés catalytiques améliorées pour des utilisations médicales et la protection de l'environnement. Pour les applications médicales, les formulations enzymatiques doivent être stables dans la circulation sanguine et au stockage et ne pas être susceptibles d'induire des effets iatrogènes. Cela inclut notamment la nanoencapsulation de biosacreurs d'origine bactérienne. Dans le domaine d'application de la biorestauration, ces enzymes jouent un rôle crucial dans le nettoyage de l'environnement en initiant la dégradation des PO, tels que les pesticides, dans les environnements contaminés. Dans la configuration des cellules microbiennes, ces enzymes peuvent décomposer les liaisons chimiques des PO et les convertir généralement en métabolites moins toxiques par un processus de biotransformation ou contribuer à leur minéralisation complète. Dans leur état purifié, ils présentent des rendements de dégradation des polluants plus élevés et la capacité de fonctionner dans différentes conditions environnementales. Ainsi, cette revue fournit un aperçu clair des connaissances actuelles sur les applications des enzymes réagissant aux OP. Il présente des travaux de recherche axés sur l'utilisation de ces enzymes dans diverses stratégies de biorestauration pour atténuer la pollution environnementale et en médecine en tant que moyens thérapeutiques alternatifs contre l'intoxication par les OP.

Translated Description (Spanish)

La extracción de enzimas bacterianas que degradan el organofósforo (OP) en colecciones de cepas bacterianas conocidas y en biotopos naturales son campos de investigación importantes que conducen al aislamiento de nuevas enzimas que degradan OP. Luego, la implementación de estrategias y métodos de ingeniería de proteínas y nanobiotecnología permiten la producción a gran escala de enzimas, mostrando propiedades catalíticas mejoradas para usos médicos y protección del medio ambiente. Para aplicaciones médicas, las formulaciones enzimáticas deben ser estables en el torrente sanguíneo y durante el almacenamiento y no ser susceptibles de inducir efectos iatrogénicos. Esto, en particular, incluye la nanoencapsulación de bioexcavadores de origen bacteriano. En el campo de aplicación de la biorremediación, estas enzimas desempeñan un papel crucial en la limpieza ambiental al iniciar la degradación de los PO, como los pesticidas, en ambientes contaminados. En la configuración de células microbianas, estas enzimas pueden descomponer los enlaces químicos de las OP y generalmente convertirlas en metabolitos menos tóxicos a través de un proceso de biotransformación o contribuir a su mineralización completa. En su estado purificado, exhiben mayores eficiencias de degradación de contaminantes y la capacidad de operar en diferentes condiciones ambientales. Por lo tanto, esta revisión proporciona una visión general clara del conocimiento actual sobre las aplicaciones de las enzimas que reaccionan a OP. Presenta trabajos de investigación centrados en el uso de estas enzimas en diversas estrategias de biorremediación para mitigar la contaminación ambiental y en medicina como medio terapéutico alternativo contra el envenenamiento por OP.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيقات الإنزيمات الميكروبية المتحللة للفوسفات العضوي لإزالة السموم من المركبات الفوسفورية العضوية للتدابير الطبية المضادة للتسمم والمعالجة البيئية
Translated title (French)
Applications des enzymes microbiennes dégradant les organophosphates à la désintoxication des composés organophosphorés pour les contre-mesures médicales contre l'empoisonnement et l'assainissement de l'environnement
Translated title (Spanish)
Aplicaciones de enzimas microbianas degradantes de organofosforados a la desintoxicación de compuestos organofosforados para contramedidas médicas contra el envenenamiento y la remediación ambiental

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400722864
DOI
10.3390/ijms25147822

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W1603605450
  • https://openalex.org/W1671050155
  • https://openalex.org/W1875231762
  • https://openalex.org/W1929062223
  • https://openalex.org/W1965280412
  • https://openalex.org/W1967496291
  • https://openalex.org/W1968053102
  • https://openalex.org/W1969075498
  • https://openalex.org/W1970368387
  • https://openalex.org/W1972763574
  • https://openalex.org/W1973741311
  • https://openalex.org/W1977016772
  • https://openalex.org/W1977242015
  • https://openalex.org/W1980773931
  • https://openalex.org/W1981856254
  • https://openalex.org/W1984331119
  • https://openalex.org/W1984831910
  • https://openalex.org/W1986937010
  • https://openalex.org/W1987058560
  • https://openalex.org/W1992167029
  • https://openalex.org/W1994170152
  • https://openalex.org/W1997830412
  • https://openalex.org/W2000391625
  • https://openalex.org/W2001099407
  • https://openalex.org/W2001638063
  • https://openalex.org/W2001965999
  • https://openalex.org/W2003745868
  • https://openalex.org/W2005903676
  • https://openalex.org/W2009749158
  • https://openalex.org/W2010625545
  • https://openalex.org/W2014272761
  • https://openalex.org/W2016544825
  • https://openalex.org/W2016565998
  • https://openalex.org/W2019739925
  • https://openalex.org/W2021757239
  • https://openalex.org/W2021784246
  • https://openalex.org/W2024883199
  • https://openalex.org/W2026212828
  • https://openalex.org/W2026796824
  • https://openalex.org/W2027608122
  • https://openalex.org/W2028623244
  • https://openalex.org/W2028914139
  • https://openalex.org/W2029563989
  • https://openalex.org/W2030925785
  • https://openalex.org/W2033183533
  • https://openalex.org/W2033294776
  • https://openalex.org/W2033788078
  • https://openalex.org/W2035067870
  • https://openalex.org/W2038343400
  • https://openalex.org/W2039818516
  • https://openalex.org/W2039905950
  • https://openalex.org/W2040145661
  • https://openalex.org/W2042634738
  • https://openalex.org/W2043700296
  • https://openalex.org/W2045869755
  • https://openalex.org/W2046122338
  • https://openalex.org/W2047441116
  • https://openalex.org/W2047458942
  • https://openalex.org/W2047944973
  • https://openalex.org/W2050270391
  • https://openalex.org/W2053057233
  • https://openalex.org/W2054323364
  • https://openalex.org/W2054457861
  • https://openalex.org/W2054889291
  • https://openalex.org/W2055603497
  • https://openalex.org/W2055986456
  • https://openalex.org/W2057514346
  • https://openalex.org/W2059346211
  • https://openalex.org/W2060290647
  • https://openalex.org/W2061103215
  • https://openalex.org/W2061507615
  • https://openalex.org/W2062651346
  • https://openalex.org/W2062731676
  • https://openalex.org/W2071822446
  • https://openalex.org/W2074733231
  • https://openalex.org/W2074881900
  • https://openalex.org/W2075595419
  • https://openalex.org/W2075614999
  • https://openalex.org/W2077019412
  • https://openalex.org/W2077808130
  • https://openalex.org/W2078093399
  • https://openalex.org/W2079938843
  • https://openalex.org/W2080049990
  • https://openalex.org/W2082466191
  • https://openalex.org/W2083653089
  • https://openalex.org/W2083676218
  • https://openalex.org/W2086795417
  • https://openalex.org/W2087462581
  • https://openalex.org/W2089379905
  • https://openalex.org/W2089435380
  • https://openalex.org/W2089841771
  • https://openalex.org/W2095857210
  • https://openalex.org/W2096549104
  • https://openalex.org/W2107952228
  • https://openalex.org/W2109615304
  • https://openalex.org/W2124367513
  • https://openalex.org/W2127927267
  • https://openalex.org/W2129666295
  • https://openalex.org/W2135045770
  • https://openalex.org/W2136665929
  • https://openalex.org/W2139100095
  • https://openalex.org/W2140022626
  • https://openalex.org/W2144120263
  • https://openalex.org/W2144685031
  • https://openalex.org/W2144769216
  • https://openalex.org/W2149751102
  • https://openalex.org/W2155711100
  • https://openalex.org/W2157369216
  • https://openalex.org/W2160015036
  • https://openalex.org/W2164715643
  • https://openalex.org/W2165404913
  • https://openalex.org/W2166208491
  • https://openalex.org/W2169515956
  • https://openalex.org/W2170624777
  • https://openalex.org/W2172281502
  • https://openalex.org/W2256932513
  • https://openalex.org/W2277461707
  • https://openalex.org/W2283958510
  • https://openalex.org/W2312375338
  • https://openalex.org/W2318765268
  • https://openalex.org/W2323706472
  • https://openalex.org/W2466291603
  • https://openalex.org/W2528639231
  • https://openalex.org/W2540776393
  • https://openalex.org/W2549274556
  • https://openalex.org/W2558601584
  • https://openalex.org/W2565187757
  • https://openalex.org/W2584678630
  • https://openalex.org/W2594355207
  • https://openalex.org/W2619496385
  • https://openalex.org/W2756645402
  • https://openalex.org/W2765094271
  • https://openalex.org/W2766217953
  • https://openalex.org/W2766761077
  • https://openalex.org/W2768441978
  • https://openalex.org/W2768503657
  • https://openalex.org/W2768867495
  • https://openalex.org/W2790505995
  • https://openalex.org/W2794303636
  • https://openalex.org/W2800879144
  • https://openalex.org/W2803312457
  • https://openalex.org/W2805297238
  • https://openalex.org/W2809291933
  • https://openalex.org/W2846504748
  • https://openalex.org/W2884070261
  • https://openalex.org/W2884805783
  • https://openalex.org/W2889868080
  • https://openalex.org/W2890605989
  • https://openalex.org/W2891331637
  • https://openalex.org/W2895485619
  • https://openalex.org/W2898772297
  • https://openalex.org/W2903876201
  • https://openalex.org/W2905318569
  • https://openalex.org/W2906154719
  • https://openalex.org/W2907195016
  • https://openalex.org/W2925028940
  • https://openalex.org/W2945956305
  • https://openalex.org/W2946642476
  • https://openalex.org/W2977832713
  • https://openalex.org/W2978561677
  • https://openalex.org/W2980711595
  • https://openalex.org/W2982238965
  • https://openalex.org/W2995050177
  • https://openalex.org/W3007589496
  • https://openalex.org/W3010948416
  • https://openalex.org/W3018736748
  • https://openalex.org/W3019356795
  • https://openalex.org/W3022103780
  • https://openalex.org/W3025638213
  • https://openalex.org/W3026087880
  • https://openalex.org/W3029471465
  • https://openalex.org/W3033401203
  • https://openalex.org/W3036899916
  • https://openalex.org/W3038627484
  • https://openalex.org/W3046713745
  • https://openalex.org/W3046714272
  • https://openalex.org/W3058255056
  • https://openalex.org/W3058672272
  • https://openalex.org/W3086477311
  • https://openalex.org/W3088169631
  • https://openalex.org/W3093934717
  • https://openalex.org/W3095242589
  • https://openalex.org/W3108293528
  • https://openalex.org/W3113315030
  • https://openalex.org/W3116558877
  • https://openalex.org/W3118243487
  • https://openalex.org/W3120061390
  • https://openalex.org/W3121844935
  • https://openalex.org/W3124734453
  • https://openalex.org/W3126244800
  • https://openalex.org/W3127549871
  • https://openalex.org/W3128771390
  • https://openalex.org/W3133520284
  • https://openalex.org/W3164437676
  • https://openalex.org/W3174506681
  • https://openalex.org/W3177432518
  • https://openalex.org/W3186046830
  • https://openalex.org/W3186490167
  • https://openalex.org/W3198781872
  • https://openalex.org/W3201417610
  • https://openalex.org/W3216778505
  • https://openalex.org/W347168215
  • https://openalex.org/W4200238850
  • https://openalex.org/W4206592323
  • https://openalex.org/W4211241754
  • https://openalex.org/W4220847628
  • https://openalex.org/W4221041861
  • https://openalex.org/W4221102867
  • https://openalex.org/W4224220268
  • https://openalex.org/W4225086779
  • https://openalex.org/W4225150665
  • https://openalex.org/W4226459203
  • https://openalex.org/W4232837380
  • https://openalex.org/W4252396747
  • https://openalex.org/W4280547054
  • https://openalex.org/W4281476055
  • https://openalex.org/W4281572402
  • https://openalex.org/W4281613789
  • https://openalex.org/W4285104783
  • https://openalex.org/W4286566618
  • https://openalex.org/W4295027388
  • https://openalex.org/W4295682582
  • https://openalex.org/W4308292991
  • https://openalex.org/W4308531607
  • https://openalex.org/W4310275855
  • https://openalex.org/W4310862229
  • https://openalex.org/W4311312580
  • https://openalex.org/W4311379721
  • https://openalex.org/W4311449865
  • https://openalex.org/W4311678723
  • https://openalex.org/W4315754232
  • https://openalex.org/W4322628182
  • https://openalex.org/W4323811388
  • https://openalex.org/W4353050178
  • https://openalex.org/W4366503075
  • https://openalex.org/W4367836928
  • https://openalex.org/W4377229924
  • https://openalex.org/W4377826612
  • https://openalex.org/W4381143900
  • https://openalex.org/W4382343761
  • https://openalex.org/W4384558009
  • https://openalex.org/W4385630651
  • https://openalex.org/W4385754117
  • https://openalex.org/W4386116658
  • https://openalex.org/W4386254678
  • https://openalex.org/W4388019918
  • https://openalex.org/W4388334191
  • https://openalex.org/W4388515774
  • https://openalex.org/W4388672929
  • https://openalex.org/W4388851737
  • https://openalex.org/W4389052617
  • https://openalex.org/W4389300940
  • https://openalex.org/W4390005510
  • https://openalex.org/W4391223224
  • https://openalex.org/W4391337891
  • https://openalex.org/W4392512570
  • https://openalex.org/W4392655251
  • https://openalex.org/W4394598816
  • https://openalex.org/W4395452384
  • https://openalex.org/W4399503142
  • https://openalex.org/W885511846