真邁生物用戶俄羅斯科學院烏法聯(lián)邦研究中心在國際期刊——toxics上發(fā)表題為“Biodegradation Potential of C7-C10 Perfluorocarboxylic Acids and Data from the Genome of a New Strain of?Pseudomonas mosselii?5(3)”的研究成果。研究者從殺蟲劑（含氟化物）污染的土壤中分離到一株假單胞菌Pseudomonas mosselii?5(3)，并發(fā)現(xiàn)其對C7-C10的全氟羧酸perfluorocarboxylic acids (PFCAs)具有降解潛能，隨后通過GenoLab M測序儀完成了該菌株的基因組測序，發(fā)現(xiàn)其基因組全長為5.6 Mb，含有5134個基因，其中有4個基因編碼的酶，參與氟化物的降解。此外，唯一碳源（各種C7-C10的全氟羧酸）培養(yǎng)實驗和LC-MS分析也驗證了該假單胞菌降解全氟羧酸的潛能。

全氟羧酸的主要代表是全氟辛酸和全氟辛烷磺酸，它們穩(wěn)定性高，廣泛用于殺蟲劑生產、織物保護劑、食品外包裝、電鍍及滅火器的泡沫成分。這類化合物在生物體內易累積，難降解，不僅會毒害野生動物，對人體也有毒副作用，如：誘發(fā)各種腫瘤，引起免疫系統(tǒng)和肝臟紊亂，影響胎兒發(fā)育及生殖功能。隨著人類的大量使用，在水體與土壤等環(huán)境中，全氟羧酸被廣泛檢出。因此，開發(fā)有效的技術來分解全氟羧酸類化合物已迫在眉睫。

當前，分解全氟羧酸類化合物的常規(guī)手段，包括化學處理、高溫焚燒和超聲波技術。然而，這些方法既昂貴又低效，無法取得令人滿意的結果。因此，生物降解技術，尤其是基于微生物的全氟羧酸化合物降解技術就提上了日程，而目前許多研究發(fā)現(xiàn)，假單胞菌具有降解有機氟化合物的能力。

01?菌株的種屬鑒定與基因組功能注釋

基于生理與生化實驗的一系列結果及16S rRNA的分析，菌株被歸屬到假單胞菌Pseudomonas。選取屬內代表菌株，基于全基因組分析結果，被分類到Pseudomonas?mosselii?（圖1A）。對P.mosselii?5(3)二代測序，組裝得到的基因組全長5,676,241 bp，GC含量64.38%。菌株P.mosselii 5(3)含有5134個基因，其中56.8%的基因功能能被KEGG數(shù)據(jù)庫注釋，尤其是外源物質生物降解與代謝“Xenobiotics biodegradation and metabolism”這個分類中有超過60個功能基因，它們主要參與降解各種芳香族化合物(乙苯、硝基甲苯、二甲苯、苯乙烯、萘、多環(huán)芳烴、氨基苯甲酸酯、二惡英等)。此外，在基因組中還發(fā)現(xiàn)了可能參與全氟羧酸脫羧和脫羰基化的酶的編碼基因，如參與氟化物脫鹵過程的鹵烷脫鹵酶基因(dhaA)和鹵乙酸脫鹵酶H-1基因(dehH1)。

02?在C7-C10全氟羧酸生長表現(xiàn)

細菌為了在全氟羧酸上生長，需要將其運輸?shù)郊毎?，合成一種能夠斷裂C-F鍵的高效酶，并識別有毒的氟離子，隨后將其從細胞中排出。本研究發(fā)現(xiàn)：以上的障礙對于P.mosselii?5(3)都不是問題，因為它能夠在以C7-C10 全氟羧酸作為唯一碳源的礦物培養(yǎng)基上良好生長，而6-7天后，其生物量達到峰值。

03?解析C7-C10全氟羧酸的降解途經

全氟羧酸的生物降解可能包括多個步驟：脫羧、羥基化和脫氟。LC-MS檢測了菌株以全氟羧酸為碳源生長的培養(yǎng)液的代謝物，采用離子交換色譜檢測氟離子,并結合基因組中編碼參與脫羧、羥基化和脫氟反應的酶，繪制出下圖所示的生物降解途徑。