Genetic engineering for trichloropropane degradation

Ghufrana Samin

Research output: ThesisThesis fully internal (DIV)

491 Downloads (Pure)

Abstract

Op veel plaatsen in de bodem zitten vervuilende stoffen die veelal afkomstig zijn van (oude) fabrieken, tankstations, vuilstortplaatsen of landbouwbedrijven. Op deze plaatsen is in het verleden met slecht afbreekbare stoffen gewerkt die soms ook een bedreiging voor de volksgezondheid vormen. Er zijn verschillende bodem-vervuilende stoffen bekend, maar de belangrijkste bodemvervuilers zijn oude bestrijdingsmiddelen, zware metalen, cyaniden, aromatische koolwaterstoffen en gechloreerde koolwaterstoffen. De verbinding 1,2,3-trichloropropaan (TCP) behoort tot de laatste groep en wordt gezien als een bodem- en watervervuiler die op steeds meer plaatsen in Europa en de Verenigde Staten wordt aangetroffen. TCP vormt een ernstige bedreiging voor de volksgezondheid mede omdat het waarschijnlijk kankerverwekkend is en bovendien is deze verbinding zeer lastig afbreekbaar. Het doel van dit proefschrift, zoals beschreven in hoofdstuk 2-5, is gericht op de microbiële afbraak van TCP tot onschadelijke producten. De eigenschappen van TCP. De eigenschappen van TCP en de huidige manieren om deze verbinding op te ruimen of af te breken zijn beschreven in hoofdstuk 1. Hieruit blijkt dat het erg lastig is om een TCP verontreiniging op te ruimen omdat TCP zeer stabiel is waardoor er een beperkt aantal mogelijkheden is om deze verbinding om te zetten op een chemische of microbiële manier. Voorts geeft hoofdstuk 1 aan dat er enkele belangrijke voorwaarden zijn waar een micro- organisme aan moet voldoen om TCP om te kunnen zetten en om succesvol toegepast te kunnen worden. Deze zijn: genetische stabiliteit, de afwezigheid van antibioticumresistentie-genen en een snelle en volledige omzetting van TCP. De isolatie van een 2,3-dichloro-1-propanol afbrekende bacterie. De experimenten beschreven in hoofdstuk 2 zijn gericht op de isolatie van een bacterie uit grond die in staat is om 2,3-dichloro-1-propanol (DCP) af te breken. Deze experimenten hebben een Pseudomonas putida stam opgeleverd, MC4, die in staat is onder aerobe omstandigheden op diverse verbindingen te groeien, zoals suikers, alcoholen en verschillende gechloreerde verbindingen waaronder DCP. De laatste eigenschap van deze bacterie is zeer belangrijk omdat dit de volledige afbraak van TCP met microbiële enzymen mogelijk maakt. Verdere bestudering van deze bacterie geeft aan dat het enzym, DppA, dat verantwoordelijk is voor de afbraak van DCP door stam MC4 een dehalogenase is. Verassend genoeg is DppA niet verwant is aan bekende dehalogenases en bovendien vertoont het zowel dehydrogenase als dehalogenase activiteit. Hieruit kan worden geconcludeerd dat DppA een nieuw soort dehalogenase is. Dit laatste wordt onderstreept door de nauwe verwantschap van DppA met een groep van andere enzymen, namelijk quinohemoprotein dehydrogenases. Deze enzymen komen veel voor in aeroob levende bacteriën en hebben voor hun werking verschillende cofactoren nodig, zoals pyrroloquinoline quinone (PQQ), calcium en heem. DppA is dus het eerste PQQ-afhankelijke enzym met een dehalogenase functie. Het ontwerp van een bacteriële stam voor TCP afbraak. Indien een micro-organisme beschikt over alle enzymen die nodig zijn voor de afbraak van TCP, dan is het de verwachting dat dit organisme ook op TCP kan groeien. De genetische experimenten beschreven in hoofdstuk 3 hebben tot doel dit organisme te ontwerpen. Hiervoor is gebruik gemaakt Pseudomonas putida MC4 in combinatie met een geoptimaliseerde dehalogenase variant, DhaA31. Dit enzym katalyseert de omzetting van TCP naar DCP. De laatste verbinding kan verder omgezet kan worden door MC4 cellen, zoals aangetoond in hoofdstuk 2. De experimenten uit hoofdstuk 3 tonen aan dat wanneer DhaA31 wordt geproduceerd in MC4 cellen, deze cellen inderdaad in staat zijn om te groeien op TCP wanneer dit toegevoegd is aan het groeimedium.
Original languageEnglish
QualificationDoctor of Philosophy
Supervisors/Advisors
  • Janssen, Dick, Supervisor
Award date11-May-2012
Place of PublicationGroningen
Publisher
Print ISBNs9789036754385
Electronic ISBNs9789036754392
Publication statusPublished - 2012

Keywords

  • Haloalkaan $dehalogenase
  • Proefschriften (vorm)
  • 1,2,3-trichloorpropaan
  • Biodegradatie
  • Genetische manipulatie
  • biotechnologie

Cite this