Bakterie nylonożerne
Bakterie nylonożerne – popularna nazwa szczepu KI72 Gram-ujemnych bakterii z rodzaju Flavobacterium, zdolnego do trawienia produktów ubocznych wytwarzania nylonu-6 za pomocą enzymów określanych jako nylonazy.
Odkrycie[edytuj | edytuj kod]
W 1975 r. grupa japońskich naukowców odkryła szczep Flavobacterium żyjący w odpadkach zakładu produkującego nylon, zdolny do metabolizowania konkretnych produktów ubocznych wytwarzania nylonu-6, np. dimeru liniowego kwasu 6-aminoheksanowego. Substancje te nie są produkowane w wyniku procesów naturalnych, i są degradowane jedynie przez kilka organizmów[1]. Dalsze badania wykazały, że bakterie te używają trzech enzymów, które nie działają na żadne związki inne niż produkty uboczne wytwarzania nylonu: hydrolaza cyklicznego dimeru kwasu 6-aminoheksanowego, hydrolaza dimeru kwasu 6-aminoheksanowego i hydrolaza oligomeru kwasu 6-aminoheksanowego[2].
Późniejsze badania[edytuj | edytuj kod]
Odkrycie doprowadziło do postawienia przez genetyka Susumu Ohno hipotezy, że gen kodujący jeden z odkrytych enzymów (hydrolazę kwasu 6-aminoheksanowego), znajdujący się na plazmidzie pOAD2, powstał z nałożenia się duplikacji genu z mutacją przesuwającą ramkę odczytu[3]. Ohno zasugerował, że wiele unikalnych genów wyewoluowało w ten sposób.
Seiji Negoro i współpracownicy z Uniwersytetu w Hyogo w Japonii zasugerowali w 2007 r., że w procesie powstawania tego enzymu nie doszło przesunięcia ramki odczytu[4]. Znanych jest wiele genów, które wyewoluowały przez nałożenie duplikacji genu i przesunięcia ramki odczytu przynajmniej w obrębie części genu. Badanie z 2006 r. wykazało 470 takich przykładów u człowieka[5].
Naukowcom udało się otrzymać w laboratorium szczep NK87 pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa[2]) zdolny do trawienia tych samych produktów ubocznych wytwarzania nylonu przez umieszczenie bakterii w izolowanym środowisku zawierającym te związki chemiczne jako jedyne źródło węgla i azotu. Szczep NK87 nie wytwarzał jednak takich samych enzymów jak oryginalny szczep KI72 z rodzaju Flavobacterium[6].
Inni naukowcy sklonowali gen kodujący wspomniane enzymy w plazmidzie do szczepu E. coli, co zaindukowało u docelowej bakterii zdolność trawienia produktów ubocznych wytwarzania nylonu[7].
Rola w nauczaniu o ewolucji[edytuj | edytuj kod]
Naukowcy są zgodni, że zdolność syntezowania nylonaz najprawdopodobniej rozwinęła się w wyniku pojedynczej mutacji, która utrwaliła się, gdyż poprawiła zdolność przetrwania bakterii. Uważa się to za dobry przykład ewolucji przez mutację i naturalną selekcję, który zaobserwowano w trakcie jej przebiegu[8][9][10][11].
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Kinoshita, S., Kageyama, S., Iba, K., Yamada, Y. and Okada, H.. Utilization of a cyclic dimer and linear oligomers of e-aminocaproic acid by Achromobacter guttatus. „Agricultural & Biological Chemistry”. 39 (6), s. 1219−1223, 1975. DOI: 10.1271/bbb1961.39.1219. ISSN 0002-1369. (ang.).
- ↑ a b Negoro S.. Biodegradation of nylon oligomers.. „Applied microbiology and biotechnology”. 54 (4), s. 461-466, 2000. DOI: 10.1007/s002530000434. PMID: 11092619.
- ↑ Ohno S. Birth of a unique enzyme from an alternative reading frame of the preexisted, internally repetitious coding sequence. „Proc Natl Acad Sci USA.”. 81 (8), s. 2421–2425, 1984. DOI: 10.1073/pnas.81.8.2421. PMID: 6585807. (ang.).
- ↑ Negoro S, Ohki T, Shibata N, et al.. Nylon-oligomer degrading enzyme/substrate complex: catalytic mechanism of 6-aminohexanoate-dimer hydrolase. „J. Mol. Biol.”. 370 (1), s. 142–156, 2007. DOI: 10.1016/j.jmb.2007.04.043. PMID: 17512009. (ang.).
- ↑ Okamura K, Feuk L, Marquès-Bonet T, Navarro A, Scherer SW. Frequent appearance of novel protein-coding sequences by frameshift translation. „Genomics”. 88 (6), s. 690–7, grudzień 2006. DOI: 10.1016/j.ygeno.2006.06.009. PMID: 16890400. (ang.).
- ↑ Prijambada ID, Negoro S, Yomo T, Urabe I. Emergence of nylon oligomer degradation enzymes in Pseudomonas aeruginosa PAO through experimental evolution. „Appl. Environ. Microbiol.”. 61 (5), s. 2020–2022, 1995. PMID: 7646041. (ang.).
- ↑ Negoro S, Taniguchi T, Kanaoka M, Kimura H, Okada H. Plasmid-determined enzymatic degradation of nylon oligomers. „J. Bacteriol.”. 155 (1), s. 22–31, 1983. PMID: 6305910. (ang.).
- ↑ Thwaites WM. New Proteins Without God's Help. „Creation Evolution Journal”. 5 (2), s. 1–3, 1985. National Center for Science Education (NCSE). (ang.).
- ↑ Evolution and Information: the Nylon Bug!. New Mexicans for Science and Reason. [dostęp 2013-11-05].
- ↑ Ker Than: Why scientists dismiss 'intelligent design'. NBC News, 2005-09-23. [dostęp 2013-11-05].
- ↑ Miller, Kenneth R.: Only a Theory: Evolution and the Battle for America's Soul. Viking Adult, 2008, s. 80-82. ISBN 978-0-670-01883-3. (ang.).
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
- Kinoshita S, Kageyama S, Iba K, Yamada Y, Okada H. Utilization of a cyclic dimer and linear oligomers of ε-aminocapronoic acid by Achromobacter guttatus K172. „Agric. Biol. Chem.”. 116, s. 547–551, 1981. DOI: 10.1271/bbb1961.39.1219. (ang.).
- Yomo T, Urabe I, Okada H. No stop codons in the antisense strands of the genes for nylon oligomer degradation. „Proc Natl Acad Sci USA.”. 89 (9), s. 3780–4, maj 1992. DOI: 10.1073/pnas.89.9.3780. PMID: 1570296. (ang.).
- Prijambada ID, Negoro S, Yomo T, Urabe I. Emergence of nylon oligomer degradation enzymes in Pseudomonas aeruginosa PAO through experimental evolution. „Appl. Environ. Microbiol.”. 61 (5), s. 2020–2, maj 1995. PMID: 7646041. (ang.).