真邁生物用戶俄羅斯科學(xué)院烏法聯(lián)邦研究中心在國(guó)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(duì)C7-C10的全氟羧酸perfluorocarboxylic acids (PFCAs)具有降解潛能，隨后通過(guò)GenoLab M測(cè)序儀完成了該菌株的基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)其基因組全長(zhǎng)為5.6 Mb，含有5134個(gè)基因，其中有4個(gè)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(shí)驗(yàn)和LC-MS分析也驗(yàn)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(chǎn)、織物保護(hù)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(nèi)易累積，難降解，不僅會(huì)毒害野生動(dòng)物，對(duì)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(shù)來(lái)分解全氟羧酸類化合物已迫在眉睫。

當(dāng)前，分解全氟羧酸類化合物的常規(guī)手段，包括化學(xué)處理、高溫焚燒和超聲波技術(shù)。然而，這些方法既昂貴又低效，無(wú)法取得令人滿意的結(jié)果。因此，生物降解技術(shù)，尤其是基于微生物的全氟羧酸化合物降解技術(shù)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(jī)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(shí)驗(yàn)的一系列結(jié)果及16S rRNA的分析，菌株被歸屬到假單胞菌Pseudomonas。選取屬內(nèi)代表菌株，基于全基因組分析結(jié)果，被分類到Pseudomonas?mosselii?（圖1A）。對(duì)P.mosselii?5(3)二代測(cè)序，組裝得到的基因組全長(zhǎng)5,676,241 bp，GC含量64.38%。菌株P.mosselii 5(3)含有5134個(gè)基因，其中56.8%的基因功能能被KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)注釋，尤其是外源物質(zhì)生物降解與代謝“Xenobiotics biodegradation and metabolism”這個(gè)分類中有超過(guò)60個(gè)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(guò)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(zhǎng)表現(xiàn)

細(xì)菌為了在全氟羧酸上生長(zhǎng)，需要將其運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中，合成一種能夠斷裂C-F鍵的高效酶，并識(shí)別有毒的氟離子，隨后將其從細(xì)胞中排出。本研究發(fā)現(xiàn)：以上的障礙對(duì)于P.mosselii?5(3)都不是問(wèn)題，因?yàn)樗軌蛟谝訡7-C10 全氟羧酸作為唯一碳源的礦物培養(yǎng)基上良好生長(zhǎng)，而6-7天后，其生物量達(dá)到峰值。

03?解析C7-C10全氟羧酸的降解途經(jīng)

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