Estabelecimento de um sal

Communications Biology volume 5, Número do artigo: 1352 (2022) Citar este artigo

1958 Acessos

1 Citações

9 Altmétrica

Detalhes das métricas

A descarga de águas residuais industriais, a produção agrícola, o transporte marítimo, a extração de petróleo e outras atividades causaram poluição marinha grave, incluindo microplásticos, petróleo e seus produtos, metais pesados, pesticidas e outros produtos orgânicos. A eficiência da biorremediação de poluições marinhas pode ser limitada por altas concentrações de sal (>1%, p/v), que podem causar uma aparente perda de atividades microbianas. Neste estudo, os promotores funcionais P1, P2-1 e P2-2 que censuram o estresse salino foram isolados e identificados a partir de uma cepa de Vibrio natriegens Vmax. Três modelos de degradação induzida por sal foram construídos para degradar tereftalato de polietileno (PET), clorpirifós (CP) e hexabromociclododecanos (HBCDs) usando a cepa marinha Vmax. As cepas manipuladas são eficientes para a degradação dos substratos correspondentes, com taxas de degradação de 15 mg/L PET em 8 d, 50 mg/L CP em 24 h e 1 mg/L HBCDs em 4 h, respectivamente. Além disso, uma estratégia de imobilização para reciclagem e reutilização de cepas engenheiradas foi realizada expressando a proteína de ligação à quitina GbpA. Este estudo pode ajudar a responder ao uso de bactérias marinhas de crescimento rápido, como V. natrigens Vmax, para degradar a poluição marinha de forma eficiente.

Com os rápidos avanços na indústria e na agricultura, a grave poluição ambiental marinha tornou-se um problema relevante para o desenvolvimento econômico e social, especialmente nos países em desenvolvimento1. A poluição marinha, incluindo metais pesados, petróleo, poluentes orgânicos persistentes (POPs), detritos e radionuclídeos, pode ser direta ou indiretamente prejudicial aos organismos e recursos vivos2. A poluição por plástico aumentou nos últimos 50 anos, e o conteúdo estimado de plástico no mar é de mais de 250.000 toneladas3. A remoção de microplásticos por sorção e filtração foi construída, como absorção de partículas microplásticas na superfície de algas verdes marinhas, filtração de microplásticos por tecnologia de membrana e até mesmo combinada com biorreatores de membrana, com eficiência de remoção chegando a 97,2%4. Descobriu-se que dois tipos de cepas de Bacillus isoladas dos sedimentos de mangue degradam diferentes microplásticos com redução de apenas 0,0019 mg/dia5.

No entanto, a degradação de microplásticos na água marinha tem sido pouco estudada e apenas um número limitado de bactérias é capaz de degradar os contaminantes em condições marinhas com uma faixa de salinidade entre 3,3–3,7%.

As bactérias halotolerantes são capazes de acumular altas concentrações de vários solutos osmóticos orgânicos (OOSs), como solutos compatíveis (açúcares solúveis em água ou álcoois de açúcar, outros álcoois, aminoácidos ou seus derivados), ectoína, trealose e glicina betaína, etc6 ,7,8,9,10. Esses OOSs poderiam ajudar a manter um equilíbrio osmótico do citoplasma com o ambiente externo, mantendo as atividades biológicas normais das células. Muitos organismos marinhos são levemente halófilos (com 3% p/v de NaCl na água do mar).

V. natriegens cepa Vmax, isolada do ambiente marinho, tem um tempo de geração inferior a 10 min, e não pode crescer sem NaCl, com concentração ótima de 2–3% (p/v)11. Cassetes contendo o gene T7 RNA polimerase sob o controle de um promotor induzível por IPTG ou arabinose (lacUV5 e araBAD, respectivamente) foram inseridos no grande cromossomo de V. natriegens (ATCC 14048, a cepa original de V. natriegens Vmax). Quando os plasmídeos de expressão contendo o gene GFP sob o controle do promotor T7 foram introduzidos, a expressão robusta de GFP foi detectada12. No entanto, existem poucos relatos sobre o uso de V. natriegens como hospedeiro para a degradação de poluentes ambientais, especialmente no ambiente marinho.

Neste estudo, a cepa Vmax foi usada para degradar poluentes ambientais sob estresse salino. Primeiro, os mecanismos de tolerância ao sal da cepa Vmax foram propostos por análise transcriptômica, e os promotores induzidos por sal relacionados foram identificados e caracterizados. Três modelos foram então construídos para degradar clorpirifós (CP), hexabromociclododecanos (HBCDs) e tereftalato de polietileno (PET), com base nos promotores identificados. O uso de reciclagem para as cepas modificadas foi controlado ligando-os a materiais de quitina, que são específicos das espécies de Vibrio e abundantes no ambiente marinho.