Published December 9, 2022 | Version v1
Publication Open

Transcriptome analysis and cytochrome P450 monooxygenase reveal the molecular mechanism of Bisphenol A degradation by Pseudomonas putida strain YC-AE1

Creators

  • 1. Al Azhar University
  • 2. Wenzhou University
  • 3. Higher National Veterinary School
  • 4. Kabale University
  • 5. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

Bisphenol A (BPA) is a rapid spreading organic pollutant that widely used in many industries especially as a plasticizer in polycarbonate plastic and epoxy resins. BPA reported as a prominent endocrine disruptor compound that possesses estrogenic activity and fulminant toxicity. Pseudomonas putida YC-AE1 was isolated in our previous study and exerted a strong degradation capacity toward BPA at high concentrations; however, the molecular degradation mechanism is still enigmatic.We employed RNA sequencing to analyze the differentially expressed genes (DEGs) in the YC-AE1 strain upon BPA induction. Out of 1229 differentially expressed genes, 725 genes were positively regulated, and 504 genes were down-regulated. The pathways of microbial metabolism in diverse environments were significantly enriched among DEGs based on KEGG enrichment analysis. qRT-PCR confirm the involvement of BPA degradation relevant genes in accordance with RNA Seq data. The degradation pathway of BPA in YC-AE1 was proposed with specific enzymes and encoded genes. The role of cytochrome P450 (CYP450) in BPA degradation was further verified. Sever decrease in BPA degradation was recorded by YC-AE1 in the presence of CYP450 inhibitor. Subsequently, CYP450bisdB deficient YC-AE1 strain △ bisdB lost its ability toward BPA transformation comparing with the wild type. Furthermore, Transformation of E. coli with pET-32a-bisdAB empowers it to degrade 66 mg l-1 of BPA after 24 h. Altogether, the results showed the role of CYP450 in biodegradation of BPA by YC-AE1.In this study we propose the molecular basis and the potential role of YC-AE1cytochrome P450 monooxygenase in BPA catabolism.

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

Translated Description (Arabic)

ثنائي الفينول أ (BPA) هو ملوث عضوي سريع الانتشار يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات وخاصة الملدنات في البلاستيك البولي كربونات وراتنجات الايبوكسي. تم الإبلاغ عن BPA كمركب بارز لاضطراب الغدد الصماء يمتلك نشاطًا استروجينيًا وسمية خاطفة. تم عزل Pseudomonas putida YC - AE1 في دراستنا السابقة وبذل قدرة تحلل قوية نحو BPA بتركيزات عالية ؛ ومع ذلك، لا تزال آلية التحلل الجزيئي غامضة. استخدمنا تسلسل الحمض النووي الريبي لتحليل الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) في سلالة YC - AE1 عند تحريض BPA. من بين 1229 جينًا تم التعبير عنها بشكل تفاضلي، تم تنظيم 725 جينًا بشكل إيجابي، وتم تنظيم 504 جينات. تم إثراء مسارات الأيض الميكروبي في بيئات متنوعة بشكل كبير بين DEGs بناءً على تحليل إثراء KEGG. يؤكد qRT - PCR مشاركة الجينات ذات الصلة بتدهور BPA وفقًا لبيانات تسلسل الحمض النووي الريبي. تم اقتراح مسار تحلل BPA في YC - AE1 مع إنزيمات محددة وجينات مشفرة. كما تم التحقق من دور السيتوكروم P450 (CYP450) في تحلل BPA. تم تسجيل انخفاض شديد في تدهور BPA بواسطة YC - AE1 في وجود مثبط CYP450. في وقت لاحق، فقدت سلالة △ CYP450bisdB الناقصة YC - AE1 bisdB قدرتها على تحويل BPA مقارنة بالنوع البري. علاوة على ذلك، فإن تحول الإشريكية القولونية مع PET -32a - bisdAB يمكّنها من تحلل 66 مجم 1-1 من BPA بعد 24 ساعة. إجمالاً، أظهرت النتائج دور CYP450 في التحلل البيولوجي لـ BPA بواسطة YC - AE1. في هذه الدراسة نقترح الأساس الجزيئي والدور المحتمل لـ YC - AE1cytochrome P450 monooxygenase في هدم BPA.

Translated Description (French)

Le bisphénol A (BPA) est un polluant organique à propagation rapide qui est largement utilisé dans de nombreuses industries, en particulier comme plastifiant dans les plastiques polycarbonates et les résines époxy. Le BPA a été signalé comme un composé perturbateur endocrinien important qui possède une activité œstrogénique et une toxicité fulminante. Pseudomonas putida YC-AE1 a été isolé dans notre étude précédente et a exercé une forte capacité de dégradation du BPA à des concentrations élevées ; cependant, le mécanisme de dégradation moléculaire est toujours énigmatique. Nous avons utilisé le séquençage de l'ARN pour analyser les gènes exprimés différemment (DEG) dans la souche YC-AE1 lors de l'induction du BPA. Sur 1229 gènes exprimés de manière différentielle, 725 gènes étaient régulés positivement et 504 gènes étaient régulés négativement. Les voies du métabolisme microbien dans divers environnements ont été significativement enrichies parmi les DEG sur la base de l'analyse d'enrichissement KEGG. qRT-PCR confirme l'implication des gènes pertinents pour la dégradation du BPA conformément aux données RNA Seq. La voie de dégradation du BPA dans YC-AE1 a été proposée avec des enzymes spécifiques et des gènes codés. Le rôle du cytochrome P450 (CYP450) dans la dégradation du BPA a été davantage vérifié. Une diminution sévère de la dégradation du BPA a été enregistrée par YC-AE1 en présence d'un inhibiteur du CYP450. Par la suite, la souche bisdB YC-AE1 △ déficiente en CYP450bisdB a perdu sa capacité de transformation du BPA par rapport au type sauvage. De plus, la transformation d'E. coli avec pET-32a-bisdAB lui permet de dégrader 66 mg l-1 de BPA après 24 h. Dans l'ensemble, les résultats ont montré le rôle du CYP450 dans la biodégradation du BPA par YC-AE1. Dans cette étude, nous proposons la base moléculaire et le rôle potentiel de la monooxygénase du cytochrome P450 YC-AE1 dans le catabolisme du BPA.

Translated Description (Spanish)

El bisfenol A (BPA) es un contaminante orgánico de rápida propagación que se utiliza ampliamente en muchas industrias, especialmente como plastificante en plásticos de policarbonato y resinas epoxi. BPA reportado como un compuesto disruptor endocrino prominente que posee actividad estrogénica y toxicidad fulminante. Pseudomonas putida YC-AE1 se aisló en nuestro estudio anterior y ejerció una fuerte capacidad de degradación hacia el BPA a altas concentraciones; sin embargo, el mecanismo de degradación molecular sigue siendo enigmático. Empleamos la secuenciación de ARN para analizar los genes expresados diferencialmente (DEG) en la cepa YC-AE1 tras la inducción de BPA. De 1229 genes expresados diferencialmente, 725 genes estaban regulados positivamente y 504 genes estaban regulados negativamente. Las vías del metabolismo microbiano en diversos entornos se enriquecieron significativamente entre los DEG según el análisis de enriquecimiento de KEGG. qRT-PCR confirma la participación de genes relevantes para la degradación de BPA de acuerdo con los datos de RNA Seq. La vía de degradación del BPA en YC-AE1 se propuso con enzimas específicas y genes codificados. Se verificó adicionalmente el papel del citocromo P450 (CYP450) en la degradación del BPA. Se registró una disminución severa en la degradación de BPA por YC-AE1 en presencia del inhibidor de CYP450. Posteriormente, la cepa YC-AE1 deficiente en CYP450bisdB △ bisdB perdió su capacidad hacia la transformación de BPA en comparación con el tipo salvaje. Además, la transformación de E. coli con pET-32a-bisdAB le permite degradar 66 mg l-1 de BPA después de 24 h. En conjunto, los resultados mostraron el papel de CYP450 en la biodegradación del BPA por YC-AE1. En este estudio proponemos la base molecular y el papel potencial de la YC-AE1citocromo P450 monooxigenasa en el catabolismo del BPA.

Files

s12866-022-02689-6.pdf

Files (3.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8e0804f2434db618e3e2e94891067ab7
3.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف تحليل الترانسكريبتوم والسيتوكروم P450 أحادي الأكسجين عن الآلية الجزيئية لتحلل ثنائي الفينول A بواسطة سلالة Pseudomonas putida YC - AE1
Translated title (French)
L'analyse du transcriptome et la monooxygénase du cytochrome P450 révèlent le mécanisme moléculaire de la dégradation du bisphénol A par la souche YC-AE1 de Pseudomonas putida
Translated title (Spanish)
El análisis del transcriptoma y la citocromo P450 monooxigenasa revelan el mecanismo molecular de la degradación del bisfenol A por la cepa YC-AE1 de Pseudomonas putida

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4311668562
DOI
10.1186/s12866-022-02689-6

Is supplement to
https://openalex.org/W3047823983 (Other)
https://openalex.org/W2956826438 (Other)
https://openalex.org/W2954514636 (Other)
https://openalex.org/W2162168888 (Other)
https://openalex.org/W2145349203 (Other)
https://openalex.org/W2081063003 (Other)
https://openalex.org/W20676509 (Other)
https://openalex.org/W2008094345 (Other)
https://openalex.org/W1998316041 (Other)
https://openalex.org/W131770594 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W1418537904
  • https://openalex.org/W1443542041
  • https://openalex.org/W1885657286
  • https://openalex.org/W1971947104
  • https://openalex.org/W1973839814
  • https://openalex.org/W1980446608
  • https://openalex.org/W1987860571
  • https://openalex.org/W1997092366
  • https://openalex.org/W1998498942
  • https://openalex.org/W1999574084
  • https://openalex.org/W2007194825
  • https://openalex.org/W2022788791
  • https://openalex.org/W2031368992
  • https://openalex.org/W2034079702
  • https://openalex.org/W2061495413
  • https://openalex.org/W2061920243
  • https://openalex.org/W2067011097
  • https://openalex.org/W2068809017
  • https://openalex.org/W2074907938
  • https://openalex.org/W2082989307
  • https://openalex.org/W2083262260
  • https://openalex.org/W2089425099
  • https://openalex.org/W2095708811
  • https://openalex.org/W2098392913
  • https://openalex.org/W2102278945
  • https://openalex.org/W2103017472
  • https://openalex.org/W2110586503
  • https://openalex.org/W2117608012
  • https://openalex.org/W2123060905
  • https://openalex.org/W2133277757
  • https://openalex.org/W2139760555
  • https://openalex.org/W2140362571
  • https://openalex.org/W2140975385
  • https://openalex.org/W2145332103
  • https://openalex.org/W2161102945
  • https://openalex.org/W2170551349
  • https://openalex.org/W2179438025
  • https://openalex.org/W2204581777
  • https://openalex.org/W2220013645
  • https://openalex.org/W2301635874
  • https://openalex.org/W2339777848
  • https://openalex.org/W2576198781
  • https://openalex.org/W2591967958
  • https://openalex.org/W2604076582
  • https://openalex.org/W2761802372
  • https://openalex.org/W2789903778
  • https://openalex.org/W2793695912
  • https://openalex.org/W2794591742
  • https://openalex.org/W2795836324
  • https://openalex.org/W2898360521
  • https://openalex.org/W2904323938
  • https://openalex.org/W2969583461
  • https://openalex.org/W3005578928
  • https://openalex.org/W3026819494
  • https://openalex.org/W3076228034
  • https://openalex.org/W3096828292
  • https://openalex.org/W4210635612