דער אַרטיקל איז טייל פֿון דער פֿאָרשונג טעמע "פֿאָרגעשריטענע ביאָרעמעדיאַציע טעכנאָלאָגיעס און סינטעטישע אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז (SOC) ריסייקלינג פּראָצעסן". זעט אַלע 14 אַרטיקלען.
נידעריק מאָלעקולאַר וואָג פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (PAHs) אַזאַ ווי נאַפטאַלין און סאַבסטיטוטאַד נאַפטאַלינעס (מעטהילנאַפטאַלין, נאַפטהאָיק זויער, 1-נאַפטיל-N-מעטהילקאַרבאַמאַט, אאז"ו ו) ווערן וויידלי געניצט אין פֿאַרשידענע אינדוסטריעס און זענען גענאָטאָקסיק, מוטאַגעניק און/אָדער קאַרסינאָגעניק פֿאַר אָרגאַניזמען. די סינטעטישע אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז (SOCs) אָדער קסענאָביאָטיקס ווערן באַטראַכט ווי פּריאָריטעט פאַרפּעסטיקונג און שטעלן אַ ערנסטע סאַקאָנע פֿאַר דער גלאָבאַלער סביבה און עפנטלעכער געזונט. די אינטענסיטעט פון מענטשלעכע אַקטיוויטעטן (למשל קוילן גאַזיפיקאַציע, ייל ראַפינירן, פאָרמיטל ימישאַנז און לאַנדווירטשאַפטלעכע אַפּלאַקיישאַנז) באַשטימט די קאָנצענטראַציע, גורל און טראַנספּאָרט פון די יוביקוויטאַס און פּערסיסטענט קאַמפּאַונדז. אין אַדישאַן צו גשמיות און כעמיש באַהאַנדלונג/באַזייַטיקונג מעטהאָדס, גרין און ינווייראַנמענאַלי פרייַנדלעך טעקנאַלאַדזשיז אַזאַ ווי ביאָרעמעדיאַטיאָן, וואָס נוצן מיקראָאָרגאַניזאַמז טויגעוודיק פון גאָר דעגראַדינג POCs אָדער קאָנווערטינג זיי אין ניט-טאַקסיק ביי-פּראָדוקטן, האָבן ימערדזשד ווי אַ זיכער, קאָסטן-עפעקטיוו און פּראַמאַסינג אָלטערנאַטיוו. פארשידענע באַקטיריעלע מינים וואָס געהערן צו די פילאַ פּראָטעאָבאַקטעריאַ (פּסעוודאָמאָנאַס, פּסעוודאָמאָנאַס, קאָמאַמאָנאַס, בורקכאָולדעריאַ, און נעאָספינגאָבאַקטעריום), פירמיקוטעס (באַסיללוס און פּאַעניבאַצילוס), און אַקטינאָבאַקטעריאַ (ראָדאָקאָקוס און אַרטראָבאַקטער) אין דער באָדן מיקראָביאָטאַ האָבן דעמאָנסטרירט די פיייקייט צו דעגראַדירן פארשידענע אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז. מעטאַבאַלישע שטודיעס, גענאָמיק, און מעטאַגענאָמישע אַנאַליז העלפֿן אונדז פֿאַרשטיין די קאַטאַבאַלישע קאָמפּלעקסיטעט און דייווערסיטי וואָס איז פאַראַן אין די פּשוטע לעבן-פאָרמען, וואָס קענען ווייטער ווערן געווענדט פֿאַר עפֿעקטיווער ביאָדעגראַדאַציע. די לאַנג-טערמין עקזיסטענץ פון PAHs האָט רעזולטירט אין דער אויפֿקום פון נײַע דעגראַדאַציע פענאָטיפּעס דורך האָריזאָנטאַלער גענע טראַנספער מיט הילף פון גענעטישע עלעמענטן ווי פּלאַזמידן, טראַנספּאָסאָנס, באַקטעריאָפאַגעס, גענאָמישע אינזלען, און אינטעגראַטיווע קאָנדזשוגאַטיווע עלעמענטן. סיסטעמען ביאָלאָגיע און גענעטישע אינזשעניריע פון ​​ספּעציפֿישע איזאָלאַטן אָדער מאָדעל קהילות (קאָנסאָרטיאַ) קענען ערמעגלעכן קאָמפּרעהענסיווע, שנעלע און עפֿעקטיווע ביאָרעמעדיאַציע פון ​​די PAHs דורך סינערגיסטישע עפֿעקטן. אין דעם איבערבליק, פאָקוסירן מיר אויף די פֿאַרשידענע מעטאַבאַלישע וועגן און פֿאַרשיידנקייט, גענעטישע צוזאַמענשטעלונג און פֿאַרשיידנקייט, און צעלולאַרע רעאַקציעס/אַדאַפּטאַציעס פֿון נאַפֿטאַלין און סאַבסטיטוירטע נאַפֿטאַלין-דעגראַדירנדיקע באַקטעריעס. דאָס וועט צושטעלן עקאָלאָגישע אינפֿאָרמאַציע פֿאַר פֿעלד אַפּליקאַציע און שפּאַנונג אָפּטימיזאַציע פֿאַר עפֿעקטיווער ביאָרעמעדיאַציע.
די שנעלע אַנטוויקלונג פון אינדוסטריעס (פּעטראָכעמישע פּראָדוקטן, לאַנדווירטשאַפט, פאַרמאַסוטיקאַלז, טעקסטיל פארבן, קאָסמעטיקס, אאז"וו) האט בייגעטראָגן צו גלאָבאַלע עקאָנאָמישע וווילשטאַנד און פֿאַרבעסערטע לעבנסשטאַנדאַרדן. די עקספּאָנענציעלע אַנטוויקלונג האט רעזולטירט אין דער פּראָדוקציע פון ​​אַ גרויסע צאָל סינטעטישע אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז (SOCs), וואָס ווערן גענוצט צו פאַבריצירן פֿאַרשידענע פּראָדוקטן. די פרעמדע קאַמפּאַונדז אָדער SOCs אַרייַננעמען פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (PAHs), פּעסטאַסיידז, הערביסיידז, פּלאַסטיסיזערז, פארבן, פאַרמאַסוטיקאַלז, אָרגאַנאָפאָספאַטן, פלאַם ריטאַרדאַנץ, וואָליטאַל אָרגאַנישע סאָלוואַנץ, אאז"וו. זיי ווערן ארויסגעלאָזט אין דער אַטמאָספער, וואַסער און טעראַסטריאַל עקאָסיסטעמען, וואו זיי האָבן מולטידימענסיאָנאַלע ימפּאַקץ, וואָס פאַראורזאַכן שעדלעכע ווירקונגען אויף פֿאַרשידענע ביאָפאָרמז דורך ענדערונג פון פיזיקאָכעמישע אייגנשאַפטן און קהילה סטרוקטור (Petrie et al., 2015; Bernhardt et al., 2017; Sarkar et al., 2020). פילע אַראָמאַטישע פאַרפּעסטיקונגען האָבן שטאַרקע און דעסטרוקטיווע ווירקונגען אויף פילע גאַנצע עקאָסיסטעמען/ביאָדיווערסיטי האָטספּאָטס (למשל קאָראַל ריפס, אַרקטיש/אַנטאַרקטיק אייז שיכטן, הויך באַרג אָזערעס, טיף-ים סעדימענטן, אאז"וו) (דזשאָנעס 2010; בייער עט על. 2020; נאָרדבאָרג עט על. 2020). לעצטע געאָמיקראָביאָלאָגישע שטודיעס האָבן געוויזן אַז די דעפּאָזיציע פון ​​סינטעטישע אָרגאַנישע מאַטעריע (למשל אַראָמאַטישע פאַרפּעסטיקונגען) און זייערע דעריוואַטן אויף די ייבערפלאַכן פון קינסטלעכע סטרוקטורן (געבויטע סביבה) (למשל קולטור ירושה זייטלעך און מאָנומענטן געמאכט פון גראַניט, שטיין, האָלץ און מעטאַל) אַקסעלערירט זייער דעגראַדאַציע (גאַדד 2017; ליו עט על. 2018). מענטשלעכע אַקטיוויטעטן קענען פֿאַרשטאַרקן און פֿאַרערגערן די ביאָלאָגישע דעגראַדאַציע פון ​​מאָנומענטן און בנינים דורך לופט פאַרפּעסטיקונג און קלימאַט ענדערונג (ליו עט על. 2020). די אָרגאַנישע קאַנטאַמאַנאַנץ רעאַגירן מיט וואַסער פארע אין דער אַטמאָספער און זעצן זיך אויף דער סטרוקטור, וואָס פאַרשאַפן גשמיות און כעמיש דעגראַדאַציע פון ​​דעם מאַטעריאַל. ביאָדעגראַדאַציע איז ברייט אנערקענט ווי אומגעוואונטשע ענדערונגען אין דעם אויסזען און אייגנשאַפטן פון מאַטעריאַלן געפֿירט דורך לעבעדיקע אָרגאַניזמען וואָס ווירקן אויף זייער פּרעזערוואַציע (פּאָטשאָן און דזשאַטאָן, 1967). ווייטערדיקע מיקראָביאַלע אַקציע (מעטאַבאַליזם) פון די קאַמפּאַונדז קען רעדוצירן סטרוקטורעלע אָרנטלעכקייט, קאָנסערוואַציע עפעקטיווקייט און קולטורעל ווערט (גאַדד, 2017; ליו עט על., 2018). אויף דער אַנדערער האַנט, אין עטלעכע פאַלן, מיקראָביאַלע אַדאַפּטאַציע צו און ענטפער צו די סטרוקטורן איז געפֿונען צו זיין נוציק ווייַל זיי פאָרעם ביאָפילמס און אנדערע פּראַטעקטיוו קראַסטס וואָס רעדוצירן די קורס פון פאַרפוילן / דעקאָמפּאָסיטיאָן (מאַרטינאָ, 2016). דעריבער, די אַנטוויקלונג פון עפעקטיוו לאַנג-טערמין סאַסטיינאַבאַל קאָנסערוואַציע סטראַטעגיעס פֿאַר שטיין, מעטאַל און האָלץ מאָנומענטן ריקווייערז אַ גרונטיק פארשטאנד פון די שליסל פּראַסעסאַז ינוואַלווד אין דעם פּראָצעס. קאַמפּערד מיט נאַטירלעך פּראַסעסאַז (דזשיאַלאַדזשיקאַל פּראַסעסאַז, וואַלד פייַער, וואַלקאַניק ויסברוכן, פלאַנצן און באַקטיריאַל ריאַקשאַנז), מענטשלעכע אַקטיוויטעטן רעזולטאַט אין די מעלדונג פון גרויס וואַליומז פון פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (PAHs) און אנדערע אָרגאַניק טשאַד (OC) אין עקאָסיסטעמען. פילע PAHs גענוצט אין לאַנדווירטשאַפט (ינסעקטיצידן און פּעסטאַסיידז ווי DDT, אַטראַזין, קאַרבאַריל, פּענטאַטשלאָראָפענאָל, אאז"וו), אינדוסטריע (רוי אויל, אויל שלאַם/אָפּפאַל, פּעטראָלעום-דערייווד פּלאַסטיקס, PCBs, פּלאַסטיסיזערס, דיטערדזשאַנץ, דיסינפעקטאַנץ, פומיגאַנץ, פּאַרפומען און פּרעזערוואַטיוון), פּערזענלעכע זאָרג פּראָדוקטן (זונסקרינז, דיסינפעקטאַנץ, ינסעקט רעפּעלענץ און פּאָליסיקליק מוסקס) און מוניציע (עקספּלאָסיוון ווי 2,4,6-TNT) זענען פּאָטענציעלע קסענאָביאָטיקס וואָס קענען השפּעה האָבן אויף פּלאַנעטאַריש געזונט (Srogi, 2007; Vamsee-Krishna און Phale, 2008; Petrie et al., 2015). די רשימה קען ווערן אויסגעברייטערט צו אַרייַננעמען פּעטראָלעום-דערייווד קאַמפּאַונדז (ברענשטאָף אָילס, לובריקאַנץ, אַספֿאַלטענעס), הויך מאָלעקולאַר וואָג ביאָפּלאַסטיקס, און יאָנישע פליסיקייטן (Amde et al., 2015). טאַבעלע 1 ליסטעד פֿאַרשידענע אַראָמאַטישע פאַרפּעסטיקונג און זייערע אַפּליקאַציעס אין פֿאַרשידענע אינדוסטריעס. אין די לעצטע יאָרן, האָבן מענטשלעכע ימישאַנז פון פליכטיקע אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז, ווי אויך קאַרבאָן דייאַקסייד און אַנדערע גרין־הויז גאַזן, אָנגעהויבן צו וואַקסן (דוואָראַק און אַנדערע, 2017). אָבער, מענטשלעכע השפּעות זענען באַדייטנד גרעסער ווי די נאַטירלעכע. דערצו, האָבן מיר געפֿונען אַז אַ צאָל SOCs בלייַבן אין פֿילע סביבות און זענען אידענטיפֿיצירט געוואָרן ווי אויפֿקומענדיקע פֿאַרפּעסטיקונגען מיט נעגאַטיווע ווירקונגען אויף ביאָמעס (פֿיגור 1). סביבה־אַגענטורן ווי די פֿאַראייניקטע שטאַטן סביבה־פּראָטעקשאַן אַגענטור (USEPA) האָבן אַרײַנגענומען פֿילע פֿון די פֿאַרפּעסטיקונגען אין זייער פּריאָריטעט־ליסטע צוליב זייערע ציטאָטאָקסישע, גענאָטאָקסישע, מוטאַגענע און קאַרסינאָגענע אייגנשאַפֿטן. דעריבער, זענען שטרענגע באַזייַטיקונג־רעגולאַציעס און עפֿעקטיווע סטראַטעגיעס פֿאַר אָפּפֿאַל־באַהאַנדלונג/באַזייַטיקונג פֿון קאָנטאַמינירטע עקאָסיסטעמען נויטיק. פֿאַרשידענע פֿיזישע און כעמישע באַהאַנדלונג־מעטאָדן ווי פּיראָליזיס, אָקסידאַטיווע טערמישע באַהאַנדלונג, לופֿט־אַעראַציע, לאַנדפֿילן, פֿאַרברענונג, אאַז"וו, זענען נישט עפֿעקטיוו און טייַער און שאַפֿן קאָראָזיווע, טאָקסישע און שווער־צו־באַהאַנדלען בײַפּראָדוקטן. מיטן וואקסנדיקן גלאבאלן סביבה-באוואוסטזיין, צוציען מיקראארגאניזמען וואס זענען פעאיק צו דעגראדירן די פארפּעסטיקונגען און זייערע דעריוואטיוון (ווי האלאגענירטע, ניטרא, אלקיל און/אדער מעטיל) מער און מער אויפמערקזאמקייט (פענעל עט אל., 2004; האריטאַש און קאושיק, 2009; פאלע עט אל., 2020; סארקאַר עט אל., 2020; שוואנעמאן עט אל., 2020). די נוצונג פון די איינגעבוירענע קאנדידאט מיקראארגאניזמען אליין אדער אין געמישטע קולטורן (קאלאניעס) פארן באזייטיגן אראמאטישע פארפּעסטיקונגען האט מעלות אין טערמינען פון סביבה-זיכערהייט, קאסטן, עפעקטיווקייט, עפעקטיווקייט, און נאכהאלטיקייט. פארשער אויספארשן אויך די אינטעגראציע פון ​​מיקראביאלע פראצעסן מיט עלעקטראכעמישע רעדאקס מעטאדן, נעמליך ביאעלעקטראכעמישע סיסטעמען (BES), אלס א פארשפרעכנדיקע טעכנאלאגיע פאר פארפּעסטיקונג באהאנדלונג/באַזייטיגונג (הואנג עט אל., 2011). BES טעכנאָלאָגיע האט געצויגן מער און מער אויפמערקזאַמקייט צוליב איר הויך עפעקטיווקייט, נידעריקע קאָסטן, סביבה זיכערקייט, צימער טעמפּעראַטור אָפּעראַציע, ביאָקאָמפּאַטיבלע מאַטעריאַלן, און די פיייקייט צו צוריקקריגן ווערטפולע ביי-פּראָדוקטן (למשל, עלעקטריע, ברענשטאָף, און כעמיקאַלן) (פּאַנט עט על., 2012; נאַזאַרי עט על., 2020). די אויפקומען פון הויך-דורכפיר גענאָם סיקוואַנסינג און אָמיקס מכשירים/מעטאָדן האט צוגעשטעלט אַ רייַכטום פון נייַע אינפֿאָרמאַציע וועגן די גענעטישע רעגולאַציע, פּראָטעאָמיקס, און פלוקסאָמיקס פון די רעאַקציעס פון פאַרשידענע דעגראַדער מיקראָאָרגאַניזמען. קאַמביינינג די מכשירים מיט סיסטעמען ביאָלאָגיע האט ווייטער ענכאַנסט אונדזער פארשטאנד פון די סעלעקציע און פייַן-טונינג פון ציל קאַטאַבאָליק פּאַטווייז אין מיקראָאָרגאַניזמען (למשל, מעטאַבאַליק פּלאַן) צו דערגרייכן עפעקטיוו און עפעקטיוו ביאָדעגראַדאַטיאָן. צו פּלאַן עפעקטיוו ביאָרעמעדיאַטיאָן סטראַטעגיעס ניצן פּאַסיק קאַנדידאַט מיקראָאָרגאַניזמען, מיר דאַרפֿן צו פֿאַרשטיין די בייאָוקעמיקאַל פּאָטענציעל, מעטאַבאַליק דייווערסיטי, גענעטישע זאַץ, און עקאָלאָגיע (אַוטאָעקאָלאָגיע/סינעקאָלאָגיע) פון מיקראָאָרגאַניזמען.
פיג. 1. קוועלער און וועגן פון נידעריק-מאָלעקולאַרע PAHs דורך פֿאַרשידענע סביבות און פֿאַרשידענע פֿאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף ביאָטאַ. געשטריכלטע ליניעס רעפּרעזענטירן אינטעראַקציעס צווישן עקאָסיסטעם עלעמענטן.
אין דעם איבערבליק, האָבן מיר פרובירט צו צוזאַמענפאַסן די דאַטן וועגן דער דעגראַדאַציע פון ​​פּשוטע PAHs ווי נאַפטאַלין און סאַבסטיטוטאַד נאַפטאַלינעס דורך פֿאַרשידענע באַקטיריאַלע איזאָלאַטן, וואָס דעקן מעטאַבאַלישע פּאַטווייז און דייווערסיטי, ענזימען וואָס זענען ינוואַלווד אין דעגראַדאַציע, גענע זאַץ/אינהאַלט און דייווערסיטי, צעלולאַרע רעאַקציעס און פֿאַרשידענע אַספּעקטן פון ביאָרעמעדיאַציע. פֿאַרשטיין די בייאָכעמישע און מאָלעקולאַרע לעוועלס וועט העלפֿן אין ידענטיפיצירן פּאַסיק באַלעבאָס שטאַמען און זייער ווייטערדיקע גענעטישע אינזשעניריע פֿאַר עפעקטיוו ביאָרעמעדיאַציע פון ​​​​אַזאַ פּריאָריטעט פאַרפּעסטיקונגען. דאָס וועט העלפֿן אין אַנטוויקלען סטראַטעגיעס פֿאַר די גרינדונג פון אָרט-ספּעציפֿיש באַקטיריאַל קאָנסאָרטיאַ פֿאַר עפעקטיוו ביאָרעמעדיאַציע.
די אנוועזנהייט פון א גרויסע צאל טאקסישע און געפערלעכע אראמאטישע פארבינדונגען (וואס דערפילן די האקעל כלל 4n + 2π עלעקטראנען, n = 1, 2, 3, ...) שטעלט פאר א ערנסטע סכנה פאר פארשידענע סביבה-מעדיעס ווי לופט, באדן, סעדימענטן, און אייבערפלאך און גרונטוואסער (Puglisi et al., 2007). די פארבינדונגען האבן איין בענזין רינגען (מאנאציקליש) אדער קייפל בענזין רינגען (פאליציקליש) אראנזשירט אין לינעארער, ווינקלדיקער אדער קלאסטער פארעם און ווייזן אויף סטאביליטעט (סטאביליטעט/אינסטאביליטעט) אין דער סביבה צוליב הויכער נעגאטיווער רעזאנאנץ ענערגיע און אינערטקייט (אינערטקייט), וואס קען דערקלערט ווערן דורך זייער הידראפאביסיטי און רעדוצירטן צושטאנד. ווען דער אראמאטישער רינג ווערט ווייטער פארטרעטן מיט מעטיל (-CH3), קארבאקסיל (-COOH), הידראקסיל (-OH), אדער סולפאנאט (-HSO3) גרופעס, ווערט ער מער סטאביל, האט א שטארקערע אפיניטי פאר מאקראמאלעקולן, און איז ביאאקיומולאטיוו אין ביאלאגישע סיסטעמען (Seo et al., 2009; Phale et al., 2020). געוויסע נידעריק-מאָלעקולאַרע וואָג פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (LMWAHs), אַזאַ ווי נאַפטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון [מעטהילנאַפטאַלין, נאַפטהאָיק זויער, נאַפטאַליןסולפאָנאַט, און 1-נאַפטיל N-מעטהילקאַרבאַמאַט (קאַרבאַריל)], זענען אַרייַנגערעכנט געוואָרן אין דער רשימה פון פּריאָריטעט אָרגאַנישע פאַרפּעסטיקונגען דורך די יו. עס. ענווייראָנמענטאַל פּראַטעקשאַן איידזשענסי ווי גענאָטאָקסיק, מוטאַגעניק, און/אָדער קאַרסינאָגענע (צערניגליאַ, 1984). די מעלדונג פון דעם קלאַס פון NM-PAHs אין דער סביבה קען רעזולטירן אין ביאָאַקיומיאַליישאַן פון די קאַמפּאַונדז אויף אַלע לעוועלס פון דער עסן קייט, דערמיט אַפעקטינג די געזונט פון עקאָסיסטעמען (בינקאָוואַ et al., 2000; סראָגי, 2007; קווין et al., 2009).
די קוועלער און וועגן פון PAHs צו ביאָטאַ זענען בפֿרט דורך מיגראַציע און אינטעראַקציעס צווישן פֿאַרשידענע עקאָסיסטעם קאָמפּאָנענטן ווי באָדן, גרונטוואַסער, ייבערפלאַך וואַסער, גערעטענישן און די אַטמאָספֿערע (Arey און Atkinson, 2003). פֿיגור 1 ווייזט די אינטעראַקציעס און פֿאַרשפּרייטונג פֿון פֿאַרשידענע נידעריק מאָלעקולאַרע וואָג PAHs אין עקאָסיסטעמען און זייערע וועגן צו ביאָטאַ/מענטשלעכע ויסשטעל. PAHs ווערן דעפּאַזיטירט אויף ייבערפֿלאַכן ווי אַ רעזולטאַט פֿון לופֿט פֿאַרפּעסטיקונג און דורך די מיגראַציע (דריפֿט) פֿון פֿאָרמיטל ימישאַנז, אינדוסטריעלע אויספּוף גאַזן (קוילן גאַזיפֿיקאַציע, פֿאַרברענונג און קאָקס פּראָדוקציע) און זייער דעפּאַזיציע. אינדוסטריעלע אַקטיוויטעטן ווי די פּראָדוקציע פֿון סינטעטישע טעקסטילן, פֿאַרבן און פֿאַרבן; האָלץ פּרעזערוואַציע; גומע פּראַסעסינג; צעמענט פּראָדוקציע אַקטיוויטעטן; פּעסטאַסייד פּראָדוקציע; און לאַנדווירטשאַפטלעכע אַפּלאַקיישאַנז זענען הויפּט קוועלער פֿון PAHs אין טעראַסטריאַלע און וואַסער סיסטעמען (Bamforth און Singleton, 2005; Wick et al., 2011). שטודיעס האבן געוויזן אז באָדנס אין פארשטאטישע און שטאָטישע געביטן, לעבן שאסייען, און אין גרויסע שטעט זענען מער סאַסעפּטאַבאַל צו פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (PAHs) רעכט צו ימישאַנז פון מאַכט פאַבריקן, רעזידענטשאַל הייצונג, לופט און וועג פאַרקער לאָודז, און קאַנסטראַקשאַן אַקטיוויטעטן (סומאַן עט על., 2016). (2008) האט געוויזן אַז PAHs אין באָדן לעבן וועגן אין ניו אָרלינס, לואיזיאַנע, USA זענען געווען אַזוי הויך ווי 7189 μg/kg, כוועראַז אין אָפענע פּלאַץ, זיי זענען געווען בלויז 2404 μg/kg. ענלעך, PAH לעוועלס אַזוי הויך ווי 300 μg/kg זענען געמאלדן געוואָרן אין געביטן לעבן קוילן גאַזיפיקאַטיאָן זייטלעך אין עטלעכע יו. עס. שטעט (קאַנאַלי און האַרייַאַמאַ, 2000; באַמפאָרט און סינגלעטאָן, 2005). באָדנס פון פֿאַרשידענע אינדישע שטעט ווי דעלי (Sharma et al., 2008), Agra (Dubey et al., 2014), Mumbai (Kulkarni and Venkataraman, 2000) און Visakhapatnam (Kulkarni et al., 2014) זענען געמאָלדן געוואָרן צו אַנטהאַלטן הויכע קאָנצענטראַציעס פון PAHs. אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז ווערן גרינגער אַדסאָרבירט אויף באָדן פּאַרטיקלען, אָרגאַנישע מאַטעריע און ליים מינעראַלס, אַזוי ווערן זיי הויפּט טשאַד זינקען אין עקאָסיסטעמען (Srogi, 2007; Peng et al., 2008). די הויפּט קוואלן פון PAHs אין וואַסער עקאָסיסטעמען זענען אָפּזאַץ (נאַס/טרוקענע אָפּזאַץ און וואַסער פארע), שטאָטיש אָפּפלוס, אָפּפאַל וואַסער אויסגאַנג, גרונטוואַסער אָפּלאָדונג עטק. (Srogi, 2007). עס ווערט געשאַצט אַז וועגן 80% פון PAHs אין מאַרינע עקאָסיסטעמען שטאַמען פון אָפּזאַץ, סעדימענטאַציע און אָפּפאַל אויסגאַנג (Motelay-Massei et al., 2006; Srogi, 2007). העכערע קאנצענטראציעס פון PAHs אין אויבערפלאך וואסער אדער ליטשאט פון פעסטע מיסט באזייטיגונג זייטלעך רינען עווענטועל אריין אין גרונטוואסער, וואס שטעלט פאר א גרויסע עפנטלעכע געזונטהייט סכנה ווייל מער ווי 70% פון דער באפעלקערונג אין דרום און דרום-מזרח אזיע טרינקט גרונטוואסער (דוטאגופטא און אנדערע, 2019). א פרישע שטודיע דורך דוטאגופטא און אנדערע (2020) פון טייך (32) און גרונטוואסער (235) אנאליזן פון מערב בענגאל, אינדיע, האט געפונען אז א געשאצטע 53% פון שטאטישע איינוואוינער און 44% פון דארפישע איינוואוינער (אין גאנצן 20 מיליאן איינוואוינער) זענען מעגליך אויסגעשטעלט צו נאפטאלין (4.9–10.6 μg/L) און זיינע דעריוואטיוון. דיפערענציעלע לאנד באנוץ מוסטערן און פארגרעסערטע גרונטוואסער עקסטראקציע ווערן באטראכט אלס די הויפט פאקטארן וואס קאנטראלירן דעם ווערטיקאלן טראנספארט (אדוועקציע) פון נידעריק מאלעקולארע וואג PAHs אין דער אונטערערד. לאנדווירטשאפטלעכע אפפלוס, מוניציפאלע און אינדוסטריעלע אפפלוס אויסגאסן, און פעסטע מיסט/מיסט אויסגאסן זענען געפונען געווארן צו זיין באאיינפלוסט דורך PAHs אין טייך בעקן און אונטערערדישע סעדימענטן. אטמאספערישע רעזיט פארערגערט נאך מער PAH פארפעסטיקונג. הויכע קאנצענטראציעס פון PAHs און זייערע אלקיל דעריוואטיוון (51 אין גאנצן) זענען געמאלדן געווארן אין טייכן/וואסערשיידן איבער דער וועלט, ווי צום ביישפיל דער פרעזער טייך, לואן טייך, דענסא טייך, מיזורי טייך, אנאקאסטיא טייך, עברא טייך, און דעלאווער טייך (יונקער עט אל., 2002; מאטעליי-מאסעי עט אל., 2006; לי עט אל., 2010; אמאאקא עט אל., 2011; קים עט אל., 2018). אין די גאַנגעס טייך בעקן סעדימענטן, זענען נאַפטאַלין און פענאַנטרין געפונען געוואָרן צו זיין די מערסט באַדייטנדיקע (דעטעקטירט אין 70% פון מוסטערן) (דוטאַגופּטאַ עט אל., 2019). דערצו, שטודיעס האבן געוויזן אז כלאָרינאַציע פון ​​טרינקוואַסער קען פירן צו דער פאָרמירונג פון מער טאַקסישע זויערשטאָף-געגעבענע און כלאָרינירטע PAHs (מאַנאָלי און סאַמאַראַ, 1999). PAHs זאַמלען זיך אָן אין קערל, פרוכטן און גרינסן אלס רעזולטאַט פון אויפנעמען דורך פלאַנצן פון קאָנטאַמינירטע באָדנס, גרונטוואַסער און אָפּזאַץ (Fismes et al., 2002). פילע וואַסער אָרגאַניזמען ווי פיש, מוסלען, קלאַמז און שרימפּס ווערן קאָנטאַמינירט מיט PAHs דורך דעם קאַנסאַמשאַן פון קאָנטאַמינירט עסן און ים וואַסער, ווי אויך דורך געוועבן און הויט (Mackay and Fraser, 2000). קאָכן/פּראַסעסינג מעטאָדן ווי גרילן, ברעטן, רויכערן, פּרעגלען, טריקענען, באַקן און האָלצקוילן קאָכן קענען אויך פירן צו באַטייטיקע מאָסן פון PAHs אין עסן. דאָס דעפּענדס לאַרגעלי אויף דער ברירה פון רויכערן מאַטעריאַל, פענאָליק/אַראָמאַטיש כיידראָקאַרבאָן אינהאַלט, קאָכן פּראָצעדור, כיטער טיפּ, נעץ אינהאַלט, זויערשטאָף צושטעל און פארברענונג טעמפּעראַטור (Guillén et al., 2000; Gomes et al., 2013). פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס (PAHs) זענען אויך דעטעקטעד געוואָרן אין מילך אין פאַרשידענע קאַנסאַנטריישאַנז (0.75–2.1 מג/ל) (Girelli et al., 2014). די אַקיומיאַליישאַן פון די PAHs אין עסנוואַרג איז אויך אָפענגיק פון די פיזיקאָ-כעמישע אייגנשאַפטן פון עסנוואַרג, בשעת זייערע טאַקסיק יפעקס זענען פֿאַרבונדן מיט פיזיאַלאַדזשיקאַל פאַנגקשאַנז, מעטאַבאַליק טעטיקייט, אַבזאָרפּשאַן, פאַרשפּרייטונג און גוף פאַרשפּרייטונג (מעטשיני et al., 2011).
די טאַקסיסיטי און שעדלעכע ווירקונגען פון פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (PAHs) זענען באַקאַנט שוין לאַנג (טשערניגליאַ, 1984). נידעריק מאָלעקולאַר וואָג פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (LMW-PAHs) (צוויי ביז דריי רינגען) קענען קאָוואַלענטלי בינדן צו פֿאַרשידענע מאַקראָמאָלעקולן ווי DNA, RNA און פּראָטעאינען און זענען קאַרסינאָגענע (Santarelli et al., 2008). צוליב זייער הידראָפאָבישן כאַראַקטער, זענען זיי אפגעשיידט דורך ליפּיד מעמבראַנעס. אין מענטשן, אָקסידירן ציטאָכראָם P450 מאָנאָאָקסידזשענאַזעס PAHs צו עפּאָקסידן, עטלעכע פון ​​וועלכע זענען העכסט רעאַקטיוו (למשל, בעעדיאָל עפּאָקסייד) און קענען פירן צו דער טראַנספאָרמאַציע פון ​​נאָרמאַלע צעלן אין בייזאַרטיקע (מאַרסטאָן et al., 2001). אין דערצו, די טראַנספאָרמאַציע פּראָדוקטן פון PAHs ווי קווינאָנען, פענאָלן, עפּאָקסידן, דיאָלן, עטק. זענען מער טאַקסיק ווי די עלטערן קאַמפּאַונדז. געוויסע PAHs און זייערע מעטאבאלישע אינטערמידיעיטס קענען אפעקטירן הארמאנען און פארשידענע ענזימען אין מעטאבאליזם, דערמיט נעגאטיוו אפעקטירנדיק וואוקס, דעם צענטראלן נערווען סיסטעם, די רעפראדוקטיווע און אימונע סיסטעמען (סוועטה און פאלע, 2005; וואַמזעע-קרישנא עט אל., 2006; אוסטינגה עט אל., 2008). קורץ-טערמין אויסשטעלונג צו נידעריק מאלעקולארע וואָג PAHs איז געמאלדן געוואָרן צו פאַרשאַפן ימפּערד לונג פונקציע און טראָמבאָוסיס אין אַסטמאַטיקער און צו פאַרגרעסערן דעם ריזיקירן פון הויט, לונג, פּענכער און גאַסטראָוינטעסטאַנאַל ראַק (אָלסאָן עט אל., 2010; דיגס עט אל., 2011). כייַע שטודיעס האָבן אויך געוויזן אַז PAH אויסשטעלונג קען האָבן נעגאַטיווע יפעקס אויף רעפּראָדוקטיווע פונקציע און אַנטוויקלונג און קענען פאַרשאַפן קאַטעראַקץ, ניר און לעבער שעדיקן, און געלזוכט. פארשידענע PAH ביאָטראַנספאָרמאַציע פּראָדוקטן אַזאַ ווי דיאָלס, עפּאָקסיידז, קווינאָנעס און פריי ראַדיקאַלז (קאַטיאָנען) האָבן געוויזן געוואָרן צו פאָרעם דנאַ אַדאַקטן. סטאַבילע אַדאַקטן האָבן געוויזן צו ענדערן די דנאַ רעפּליקאַציע מאַשינעריע, כוועראַז נישט-סטאַבילע אַדאַקטן קענען דעפּורינירן דנאַ (הויפּטזעכלעך צו אַדענין און מאל צו גואַנין); ביידע קענען דזשענערירן ערראָרס וואָס פירן צו מוטאַציעס (שוויגערט עט על. 2001). דערצו, קווינאָנען (בענזאָ-/פּאַן-) קענען דזשענערירן רעאַקטיווע זויערשטאָף מינים (ROS), וואָס פאַרשאַפן פאַטאַל שעדיקן צו דנאַ און אנדערע מאַקראָמאָלעקולן, דערמיט אַפעקטירן געוועב פונקציע/לעבנס-פעאיקייט (עוואַ און דאַנוטאַ 2017). כראָנישע ויסשטעלן צו נידעריקע קאַנסאַנטריישאַנז פון פּירענע, ביפֿעניל און נאַפֿטאַלין איז געמאלדן צו פאַרשאַפן ראַק אין עקספּערימענטאַלע חיות (דיגס עט על. 2012). רעכט צו זייער טויטלעכער טאַקסיסיטי, רייניקונג/באַזייַטיקונג פון די PAHs פון אַפעקטאַד/קאַנטאַמאַנייטאַד זייטלעך איז אַ פּריאָריטעט.
פארשידענע פיזישע און כעמישע מעטאדן זענען גענוצט געווארן צו באזייטיגן PAHs פון פארפעסטיקטע ערטער/אומגעבונגען. פראצעסן ווי פארברענונג, דעכלארינאציע, UV אקסידאציע, פיקסאציע, און סאלווענט עקסטראקציע האבן אסאך חסרונות, אריינגערעכנט די פארמאציע פון ​​טאקסישע ביי-פראדוקטן, פראצעס קאמפלעקסיטעט, זיכערהייט און רעגולאציע פראבלעמען, נידעריגע עפעקטיווקייט, און הויכע קאסטן. אבער, מיקראביאלע ביאדעגראדאציע (גערופן ביאָרעמעדיאציע) איז א פארשפרעכנדיקער אלטערנאטיווער צוגאנג וואס נעמט אריין די נוצן פון מיקראארגאניזמען אין דער פארעם פון ריינע קולטורן אדער קאלאניעס. אין פארגלייך מיט פיזישע און כעמישע מעטאדן, איז דער פראצעס אומוועלט-פריינדלעך, נישט-אינוואזיווער, קאסטן-עפעקטיוו, און נאכhaltig. ביאָרעמעדיאציע קען דורכגעפירט ווערן אויפן באטראפענעם ארט (אין סיטו) אדער אויף א ספעציעל צוגעגרייטן ארט (עקס סיטו) און ווערט דעריבער באטראכט אלס א מער נאכhaltigער רעמעדיאציע מעטאד ווי טראדיציאנעלע פיזישע און כעמישע מעטאדן (דזשוהאש און נאידו, 2000; אנדרעאני און דזשיאנפרעדא, 2007; מעגהאראדזש עט אל., 2011; פאלע עט אל., 2020; סארקאר עט אל., 2020).
פֿאַרשטיין די מיקראָביאַלע מעטאַבאַלישע טריט וואָס זענען פֿאַרבונדן מיטן דעגראַדירן פֿון אַראָמאַטישע פֿאַרפּעסטיקונגען האָט ריזיקע וויסנשאַפֿטלעכע און עקאָנאָמישע אימפּליקאַציעס פֿאַר עקאָלאָגישער און סביבהדיקער סאַסטיינאַביליטי. אַ געשאצטע 2.1×1018 גראַם קאַרבאָן (C) ווערט געהאַלטן אין סעדימענטן און אָרגאַנישע פֿאַרבינדונגען (למשל, אויל, נאַטירלעכער גאַז און קוילן, למשל, פֿאָסילע ברענשטאָפֿן) איבער דער וועלט, מאַכנדיג אַ באַדייטנדיקן בייַשטייַער צום גלאָבאַלן קאַרבאָן ציקל. אָבער, שנעלע אינדוסטריאַליזאַציע, פֿאָסילע ברענשטאָף עקסטראַקציע און מענטשלעכע אַקטיוויטעטן פֿאַרשעפּן די ליטאָספֿערישע קאַרבאָן רעזערוואַרן, און באַפֿרייען אַ געשאצטע 5.5×1015 גראַם אָרגאַנישן קאַרבאָן (ווי פֿאַרפּעסטיקונגען) אין דער אַטמאָספֿערע יערלעך (גאָנזאַלעז-גאַיאַ עט אַל., 2019). רובֿ פֿון דעם אָרגאַנישן קאַרבאָן גייט אַרײַן אין טעראַסטרישע און מאַרינע עקאָסיסטעמען דורך סעדימענטאַציע, טראַנספּאָרט און אָפּפֿלוס. אין דערצו, נײַע סינטעטישע פֿאַרפּעסטיקונגען פֿון פֿאָסילע ברענשטאָפֿן, ווי פּלאַסטיקס, פּלאַסטיסייזער און פּלאַסטיק סטאַביליזאַטאָרן (פֿטאַלאַטן און זייערע איזאָמערן), פֿאַרפּעסטיקן ערנסט מאַרינע, באָדן און וואַסער עקאָסיסטעמען און זייערע ביאָטאַ, דערמיט פֿאַרערגערנדיק די גלאָבאַלע קלימאַט ריזיקעס. פארשידענע טיפן מיקראפלעסטיקס, נאנאפלעסטיקס, פלאסטיק פראגמענטן און זייערע טאקסישע מאנאמאר פראדוקטן פון פאליעטילען טעראפטאלאט (PET) האבן זיך אנגעזאמלט אין פאציפישן אקעאן צווישן צפון אמעריקע און דרום-מזרח אזיע, פארמענדיג דעם "גרויסן פאציפישן מיסט פלעק", וואס שאדט ים לעבן (נעוועל און אנדערע, 2020). וויסנשאפטלעכע שטודיעס האבן באוויזן אז עס איז נישט מעגליך צו באזייטיגן אזעלכע פארפּעסטיקונגען/אפפאל דורך קיין פיזישע אדער כעמישע מעטאדן. אין דעם קאנטעקסט, די נוצלעכסטע מיקראארגאניזמען זענען די וואס זענען פעאיג צו אקסידאטיווער מעטאבאליזירן פארפּעסטיקונגען אין קוילן דיאקסייד, כעמישע ענערגיע און אנדערע נישט-טאקסישע ביי-פראדוקטן וואס עווענטועל אריינגיין אין אנדערע נוטריענט ציקל פראצעסן (H, O, N, S, P, Fe, אאז"וו). אזוי, פארשטיין די מיקראביאלע עקאפיזיאלאגיע פון ​​אראמאטישער פארפּעסטיקונג מינעראליזאציע און איר אומגעבונג קאנטראל איז קריטיש פארן אפשאצן דעם מיקראביאלן קוילן ציקל, נעץ קוילן בודזשעט און צוקונפטיגע קלימאט ריזיקעס. געגעבן די דרינגענדע נויטווענדיקייט צו באזייטיגן אזעלכע פארבינדונגען פון דער אומגעבונג, זענען ארויסגעקומען פארשידענע עקא-אינדוסטריעס וואס פאקוסירן אויף ריינע טעכנאלאגיעס. אדער, ווערט די ווערט-פארבעסערונג פון אינדוסטריעלן אפפאל/אפפאל כעמיקאלן וואס זענען זיך אנגעזאמלט אין עקאסיסטעמען (ד.ה. א אפפאל-צו-רייכטום צוגאנג) באטראכט אלס איינער פון די זיילן פון דער צירקולערער עקאנאמיע און נאכhaltige אנטוויקלונג צילן (קלאָוז עט אל., 2012). דעריבער, פארשטיין די מעטאבאלישע, ענזימאטישע און גענעטישע אספעקטן פון די מעגלעכע דעגראַדאַציע קאנדידאטן איז פון העכסטער וויכטיקייט פאר דער עפעקטיווער באזייטיגונג און ביארעמעדיאציע פון ​​אזעלכע אראמאטישע פארפּעסטיקונגען.
צווישן די פילע אַראָמאַטישע פאַרפּעסטיקונגען, באַצאָלן מיר ספּעציעלע ופֿמערקזאַמקייט צו נידעריק-מאָלעקולאַר-וואָג PAHs ווי נאַפֿטאַלין און סאַבסטיטוטאַד נאַפֿטאַלינעס. די קאַמפּאַונדז זענען הויפּט קאָמפּאָנענטן פון פּעטראָלעום-דערייווד ברענשטאָפֿן, טעקסטיל פאַרבן, קאָנסומער פּראָדוקטן, פּעסטאַסיידז (מאָלבאָלז און ינסעקט רעפּעלענץ), פּלאַסטיסיזערז און טאַנינס און זענען דעריבער וויידספּרעד אין פילע עקאָסיסטעמען (פּרעוס עט על., 2003). לעצטע באַריכטן הויכפּונקט די אַקיומיאַליישאַן פון נאַפֿטאַלין קאַנסאַנטריישאַנז אין אַקוויפער סעדימענטן, גרונטוואַסער און אונטערערדישע באָדן, וואַדאָסע זאָנעס און טייך בעטן, וואָס סאַגדזשעסטיד זיין ביאָאַקיומיאַליישאַן אין דער סביבה (דוטאַגופּטאַ עט על., 2019, 2020). טיש 2 סאַמערייזיז די פיזיקאָכעמישע אייגנשאַפֿטן, אַפּלאַקיישאַנז און געזונט יפעקץ פון נאַפֿטאַלין און זייַנע דעריוואַטיווז. קאַמפּערד מיט אנדערע הויך-מאָלעקולאַר-וואָג PAHs, נאַפֿטאַלין און זייַנע דעריוואַטיווז זענען ווייניקער הידראָפאָביק, מער וואַסער-סאַליאַבאַל און וויידלי פאַרשפּרייט אין עקאָסיסטעמען, אַזוי זיי זענען אָפט געניצט ווי מאָדעל סאַבסטראַטן צו שטודירן די מעטאַבאָליזאַם, גענעטיק און מעטאַבאַליק דייווערסיטי פון PAHs. א גרויסע צאָל מיקראָאָרגאַניזמען זענען ביכולת צו מעטאַבאָליזירן נאַפטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון, און קאָמפּרעהענסיוו אינפֿאָרמאַציע איז בנימצא וועגן זייערע מעטאַבאַלישע וועגן, ענזימען און רעגולאַטאָרישע פֿעיִקייטן (מאַליק עט אַל., 2011; פאַלע עט אַל., 2019, 2020). אין דערצו, נאַפטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון זענען באַצייכנט ווי פּראָוטאַטיפּ קאַמפּאַונדז פֿאַר ענווייראָנמענטאַל פאַרפּעסטיקונג אַסעסמאַנט רעכט צו זייער הויך שעפע און ביאָאַוויילאַביליטי. די יו. עס. ענווייראָנמענטאַל פּראַטעקשאַן אַגענטור עסטימייץ אַז דורכשניטלעך לעוועלס פון נאַפטאַלין זענען 5.19 μg פּער קוביק מעטער פון סיגאַרעט רויך, בפֿרט פון אומפֿולשטענדיק פֿאַרברענונג, און 7.8 צו 46 μg פון זייַטשטראָם רויך, בשעת ויסשטעלן צו קרעאָסאָט און נאַפטאַלין איז 100 צו 10,000 מאָל העכער (פּרעוס עט אַל. 2003). נאַפטאַלין אין באַזונדער איז געפֿונען צו האָבן מינים-, ראַיאָן-, און געשלעכט-ספּעציפֿיש רעספּעראַטאָרי טאַקסיסיטי און קאַרסינאָגעניקיטי. באַזירט אויף כייַע שטודיעס, די אינטערנאַציאָנאַלע אַגענטור פֿאַר פאָרשונג אויף ראַק (IARC) האט קלאַסיפיצירט נאַפטאַלין ווי אַ "מעגלעך מענטשלעך קאַרסינאָגען" (גרופּע 2B)1. אויסשטעלן זיך צו סובסטיטוירטע נאַפטאַלינעס, בפֿרט דורך אינהאַלאַציע אָדער פּאַרענטעראַל (אָראַל) אַדמיניסטראַציע, פֿאַראורזאַכט לונג געוועב שאָדן און פֿאַרגרעסערט די אינצידענץ פֿון לונג טומאָרס אין ראַץ און מײַז (נאַציאָנאַלע טאָקסיקאָלאָגיע פּראָגראַם 2). אַקוטע עפֿעקטן אַרייַננעמען וואַלגעניש, ברעכן, בויך ווייטיק, שילשל, קאָפּווייטיק, צעמישונג, שטאַרק שווייסן, פֿיבער, טאַטשיקאַרדיאַ, אאַז"וו. פֿון דער אַנדערער זײַט, דער ברייט-ספּעקטרום קאַרבאַמאַט אינסעקטיציד קאַרבאַריל (1-נאַפטיל N-מעטהילקאַרבאַמאַט) איז געמאָלדן געוואָרן צו זײַן טאָקסיש פֿאַר וואַסער ינווערטעבראַטעס, אַמפֿיביעס, האָניק בינען און מענטשן און עס איז געוויזן געוואָרן אַז עס אינהיבירט אַסעטילטשאָלינעסטעראַזע, וואָס פֿאַראורזאַכט פּאַראַליסיס (Smulders et al., 2003; Bulen and Distel, 2011). דעריבער, פֿאַרשטיין די מעקאַניזמען פֿון מיקראָביאַלער דעגראַדאַציע, גענעטישע רעגולאַציע, ענזימאַטישע און צעלולאַרע רעאַקציעס איז קריטיש פֿאַר אַנטוויקלען ביאָרעמעדיאַציע סטראַטעגיעס אין קאָנטאַמינירטע סביבות.
טאַבעלע 2. דעטאַלירטע אינפֿאָרמאַציע וועגן די פֿיזיקאָכעמישע אייגנשאַפֿטן, ניצט, אידענטיפֿיקאַציע מעטאָדן און פֿאַרבונדענע קראַנקייטן פֿון נאַפֿטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון.
אין פארפעסטיקטע נישעס, קענען הידראָפאָבישע און ליפּאָפילישע אַראָמאַטישע פארפּעסטיקונגען פאַראורזאַכן אַ פאַרשיידנקייט פון צעלולאַרע ווירקונגען אויף די סביבה'דיקע מיקראָביאָם (געמיינדע), אַזאַ ווי ענדערונגען אין מעמבראַן פלוידיטי, מעמבראַן פּערמעאַביליטי, ליפּיד ביילייער געשוואָלן, דיסראַפּשאַן פון ענערגיע אַריבערפירן (עלעקטראָן טראַנספּאָרט קייט/פּראָטאָן מאָטיוו קראַפט), און טעטיקייט פון מעמבראַן-פֿאַרבונדענע פּראָטעאינען (סיקקעמאַ עט על., 1995). אין דערצו, עטלעכע סאַליאַבאַל ינטערמידייטס אַזאַ ווי קאַטעטשאָלס און קווינאָנעס דזשענערירן רעאַקטיוו זויערשטאָף מינים (ROS) און פאָרעם אַדאַקטן מיט דנאַ און פּראָטעאינען (פּענינג עט על., 1999). אזוי, די שעפע פון ​​אַזאַ קאַמפּאַונדז אין עקאָסיסטעמען יגזערט סעלעקטיוו דרוק אויף מיקראָביאַל קהילות צו ווערן עפעקטיוו דעגראַדערס אויף פאַרשידענע פיזיאַלאַדזשיקאַל לעוועלס, אַרייַנגערעכנט אַפּטייק/טראַנספּאָרט, ינטראַסעלולאַר טראַנספאָרמאַציע, אַסימילאַציע/יוטאַליזאַציע, און קאָמפּאַרטמענטאַליזאַציע.
א זוכעניש פון די ריבאָסאָמאַל דאַטאַבייס פּראָיעקט-II (RDP-II) האט געוויזן אַז אַ גאַנץ פון 926 באַקטיריעלע מינים זענען אפגעזונדערט געוואָרן פון מעדיע אָדער ענריטשמענט קולטורן קאַנטאַמאַנייטאַד מיט נאַפטאַלין אָדער זייַנע דעריוואַטיוון. די פּראָטעאָבאַקטעריאַ גרופּע האט געהאט די העכסטע צאָל פארשטייער (n = 755), נאכגעגאנגען דורך פירמיקוטעס (52), באַקטערוידעטעס (43), אַקטינאָבאַקטעריאַ (39), טענעריקוטעס (10), און נישט קלאַסיפיצירטע באַקטיריאַ (8) (פיגור 2). פארשטייער פון γ-פּראָטעאָבאַקטעריאַ (פּסעוודאָמאָנאַדאַלעס און קסאַנטהאָמאָנאַדאַלעס) האָבן דאָמינירט אַלע גראַם-נעגאַטיווע גרופּעס מיט הויך G+C אינהאַלט (54%), בשעת קלאָסטרידיאַלעס און באַסילאַלעס (30%) זענען געווען גראַם-פּאָזיטיווע גרופּעס מיט נידעריק G+C אינהאַלט. פּסעוודאָמאָנאַס (די העכסטע צאָל, 338 מינים) זענען געמאָלדן געוואָרן צו זיין ביכולת צו דעגראַדירן נאַפטאַלין און זייַנע מעטיל דעריוואַטיוון אין פֿאַרשידענע פֿאַרפּעסטיקטע עקאָסיסטעמען (קוילן טער, פּעטראָלעום, רוי-אויל, שלאַם, אויל-פאַרגיסונגען, אָפּפאַל-וואַסער, אָרגאַנישער אָפּפאַל און לאַנדפילז) ווי אויך אין גאַנצע עקאָסיסטעמען (באָדן, טייכן, סעדימענטן און גרונטוואַסער) (פיגור 2). דערצו, האָבן אַנרייַכערונג שטודיעס און מעטאַגענאָמישע אַנאַליז פון עטלעכע פון ​​די געגנטן אַנטפּלעקט אַז נישט-קולטורירטע לעגיאָנעללאַ און קלאָסטרידיום מינים קענען האָבן דעגראַדאַטיווע קאַפּאַציטעט, וואָס ווײַזט אויף דער נויטווענדיקייט צו קולטיווירן די באַקטעריעס צו שטודירן נייע פּאַטווייז און מעטאַבאַלישע דייווערסיטי.
פיג. 2. טאקסאנאמישע פארשיידנקייט און עקאלאגישע פארשפרייטונג פון באַקטיריעלע פארשטייער אין סביבות קאנטאמינירט מיט נאַפטאַלין און נאַפטאַלין דעריוואַטיוון.
צווישן די פארשידענע אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָן-דעגראַדירנדיקע מיקראָאָרגאַניזמען, זענען רובֿ פֿעיִק צו דעגראַדירירן נאַפֿטאַלין ווי די איינציקע מקור פֿון קוילן און ענערגיע. די סיקווענץ פֿון געשעענישן פֿאַרבונדן מיט נאַפֿטאַלין מעטאַבאָליזם איז באַשריבן געוואָרן פֿאַר Pseudomonas sp. (שטאַמען: NCIB 9816-4, G7, AK-5, PMD-1 און CSV86), Pseudomonas stutzeri AN10, Pseudomonas fluorescens PC20 און אַנדערע שטאַמען (ND6 און AS1) (Mahajan et al., 1994; Resnick et al., 1996; Annweiler et al., 2000; Basu et al., 2003; Dennis and Zylstra, 2004; Sota et al., 2006; מעטאַבאָליזם ווערט איניציאירט דורך אַ מולטיקאָמפּאָנענט דיאָקסידזשענאַזע [נאַפטאַלין דיאָקסידזשענאַזע (NDO), אַ רינג כיידראָקסילייטינג דיאָקסידזשענאַזע] וואָס קאַטאַליזירט די אָקסידאַציע פון ​​איינער פון די אַראָמאַטישע רינגען פון נאַפטאַלין ניצן מאָלעקולאַר זויערשטאָף ווי די אנדערע סאַבסטראַט, קאָנווערטינג נאַפטאַלין צו cis-נאַפטאַלינדיאָל (פיגור 3). cis-דיהידראָדיאָל ווערט קאָנווערטעד צו 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין דורך אַ דעהידראָגענאַזע. א רינג-שפּאַלטנדיקע דיאָקסידזשענאַזע, 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין דיאָקסידזשענאַזע (12DHNDO), קאָנווערטירט 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין צו 2-הידראָקסיכראָמען-2-קאַרבאָקסיל זויער. ענזימאַטישע סיס-טראַנס איזאָמעריזאַציע פּראָדוצירט טראַנס-אָ-הידראָקסיבענזילידענפּירווואַט, וואָס ווערט געשפּאַלטן דורך הידראַטאַזע אַלדאָלאַזע צו סאַליסיליק אַלדעהייד און פּירווואַט. די אָרגאַנישע זויער פּירווואַט איז געווען די ערשטע C3 קאַמפּאַונד דערייווד פון די נאַפטאַלין טשאַד סקעלעט און דירעקטעד אין די צענטראַלע טשאַד פּאַטוויי. אין דערצו, NAD+-אָפּהענגיק סאַליסיליק אַלדעהייד דעהידראָגענאַזע קאָנווערטירט סאַליסיליק אַלדעהייד צו סאַליסיליק זויער. מעטאַבאָליזם אין דעם בינע ווערט גערופן דער "אויבערשטער פּאַטוויי" פון נאַפטאַלין דעגראַדאַציע. דער פּאַטוויי איז זייער פּראָסט אין רובֿ נאַפטאַלין-דעגראַדינג באַקטיריאַ. אָבער, עס זענען אַ ביסל אויסנעמען; למשל, אין די טערמאָפיליק Bacillus hamburgii 2, נאַפטאַלין דעגראַדאַציע איז ינישיייטיד דורך נאַפטאַלין 2,3-דיאָקסידזשענאַזע צו פאָרעם 2,3-דיהידראָקסינאַפטאַלענע (Annweiler et al., 2000).
פיגור 3. וועגן פון נאַפטאַלין, מעטילנאַפטאַלין, נאַפטאָיק זויער, און קאַרבאַריל דעגראַדאַציע. אַרומגערינגלטע נומערן רעפּרעזענטירן ענזימען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דער סיקווענטשעל קאַנווערזשאַן פון נאַפטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון אין סאַבסאַקוואַנט פּראָדוקטן. 1 — נאַפטאַלין דיאָקסידזשענאַזע (NDO); 2, סיס-דיהידראָדיאָל דעהידראָגענאַזע; 3, 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין דיאָקסידזשענאַזע; 4, 2-הידראָקסיכראָמען-2-קאַרבאָקסיל זויער יסאָמעראַזע; 5, טראַנס-O-הידראָקסיבענזילידענעפּירוואַט הידראַטאַסע אַלדאָלאַזע; 6, סאַליסילאַלדעהייד דעהידראָגענאַזע; 7, סאַליסילאַט 1-הידראָקסילאַזע; 8, קאַטעטשאָל 2,3-דיאָקסידזשענאַזע (C23DO); 9, 2-הידראָקסיקמוקאָנאַט סעמיקאַלדעהייד דעהידראָגענאַזע; 10, 2-אָקסאָפּענט-4-ענאָאַט הידראַטאַסע; 11, 4-הידראָקסי-2-אָקסאָפּענטאַנאָאַט אַלדאָלאַזע; 12, אַצעטאַלדעכייד דעהידראָגענאַזע; 13, קאַטעטשאָל-1,2-דיאָקסידזשענאַזע (C12DO); 14, מוקאָנאַט ציקלאָאיזאָמעראַזע; 15, מוקאָנאָלאַקטאָן דעלטאַ-איזאָמעראַזע; 16, β-קעטאָאַדיפּאַטענאָלאַקטאָן הידראָלאַזע; 17, β-קעטאָאַדיפּאַט סוקסיניל-CoA טראַנספעראַזע; 18, β-קעטאָאַדיפּאַט-CoA טיאָלאַזע; 19, סוקסיניל-CoA: אַצעטיל-CoA סוקסינילטראַנספעראַזע; 20, סאַליסילאַט 5-הידראָקסילאַזע; 21 – גענטיסאַט 1,2-דיאָקסידזשענאַזע (GDO); 22, מאַלעילפּירווואַט איזאָמעראַזע; 23, פומאַרילפּירווואַט הידראָלאַזע; 24, מעטילנאַפטאַלין הידראָקסילאַזע (NDO); 25, הידראָקסימעטילנאַפטאַלין דעהידראָגענאַזע; 26, נאַפטאַלדעהייד דעהידראָגענאַזע; 27, 3-פאָרמילסאַליסיליק זויער אָקסידאַזע; 28, הידראָקסיאיזאָפטאַלאַט דעקאַרבאָקסילאַזע; 29, קאַרבאַריל הידראָלאַזע (CH); 30, 1-נאַפטאָל-2-הידראָקסילאַזע.
דעפּענדינג אויף דעם אָרגאַניזם און זיין גענעטישן צוזאַמענשטעל, ווערט די רעזולטירנדיקע סאַליסיליק זויער ווייטער מעטאַבאָליזירט דורך דעם קאַטעטשאָל פּאַטוויי מיט סאַליסילאַט 1-הידראָקסילאַז (S1H) אָדער דורך דעם דזשענטיסאַט פּאַטוויי מיט סאַליסילאַט 5-הידראָקסילאַז (S5H) (פיגור 3). ווייל סאַליסיליק זויער איז דער הויפּט אינטערמידייט אין נאַפטאַלין מעטאַבאָליזם (אויבערשטער פּאַטוויי), ווערן די טריט פון סאַליסיליק זויער ביז דעם TCA אינטערמידייט אָפט באַצייכנט ווי דער נידעריקער פּאַטוויי, און די גענעס זענען אָרגאַניזירט אין איין אָפּעראָן. עס איז געוויינטלעך צו זען אַז די גענעס אין דעם אויבערשטן פּאַטוויי אָפּעראָן (nah) און דעם נידעריקער פּאַטוויי אָפּעראָן (sal) זענען רעגולירט דורך געוויינטלעכע רעגולאַטאָרישע פאַקטאָרן; למשל, NahR און סאַליסיליק זויער אַקטן ווי אינדוסערס, וואָס לאָזן ביידע אָפּעראָנס גאָר מעטאַבאָליזירן נאַפטאַלין (Phale et al., 2019, 2020).
דערצו, קאַטעטשאָל ווערט ציקליש צעשפּאַלטן צו 2-הידראָקסיקונאַט סעמיאַלדעכיד דורך דעם מעטאַ וועג דורך קאַטעטשאָל 2,3-דיאָקסידזשענאַזע (C23DO) (יען עט אַל., 1988) און ווייטער כיידראָליזירט דורך 2-הידראָקסיקונאַט סעמיאַלדעכיד הידראָלאַז צו פאָרמירן 2-הידראָקסיפּענט-2,4-דיענאָיק זויער. 2-הידראָקסיפּענט-2,4-דיענאָאַט ווערט דערנאָך קאָנווערטירט צו פּירווואַט און אַצעטאַלדעכיד דורך אַ הידראַטאַז (2-אָקסאָפּענט-4-ענאָאַט הידראַטאַז) און אַן אַלדאָלאַז (4-הידראָקסי-2-אָקסאָפּענטאַנאָאַט אַלדאָלאַז) און דערנאָך גייט עס אַרײַן אין דעם צענטראַלן קאַרבאָן וועג (פיגור 3). אַלטערנאַטיוו, קאַטעטשאָל ווערט ציקליש צעשפּאַלטן צו סיס,סיס-מוקאָנאַט דורך דעם אָרטאָ וועג דורך קאַטעטשאָל 1,2-אָקסידזשענאַזע (C12DO). מוקאָנאַט ציקלאָאיזאָמעראַזע, מוקאָנאָלאַקטאָן איזאָמעראַזע, און β-קעטאָאַדיפּאַט-נאָלאַקטאָן הידראָלאַזע קאָנווערטירן סיס,סיס-מוקאָנאַט צו 3-אָקסאָאַדיפּאַט, וואָס גייט אַרײַן אין דעם צענטראַלן קאַרבאָן וועג דורך סוקסיניל-CoA און אַסעטיל-CoA (נאָזאַקי et al., 1968) (פיגור 3).
אין דעם דזשענטיסאַט (2,5-דיהידראָקסיבענזאָאַט) וועג, ווערט דער אַראָמאַטישער רינג צעשפּאָלטן דורך דזשענטיסאַט 1,2-דיאָקסיגענאַז (GDO) צו פאָרמירן מאַלעילפּירווואַט. דאָס פּראָדוקט קען גלייך כיידראָליזירט ווערן צו פּירווואַט און מאַלאַט, אָדער עס קען איזאָמעריזירט ווערן צו פאָרמירן פומאַרילפּירווואַט, וואָס קען דערנאָך כיידראָליזירט ווערן צו פּירווואַט און פומאַראַט (לאַרקין און דעי, 1986). די ברירה פון דעם אַלטערנאַטיוון וועג איז באמערקט געוואָרן אין ביידע גראַם-נעגאַטיווע און גראַם-פּאָזיטיווע באַקטעריעס אויף די ביאָכעמישע און גענעטישע לעוועלס (מאָראַווסקי עט על., 1997; ווייט עט על., 1997). גראַם-נעגאַטיווע באַקטעריעס (פּסעוודאָמאָנאַס) בעפֿאָרצוגן צו נוצן סאַליסיליק זויער, וואָס איז אַן אינדוצירער פון נאַפֿטאַלין מעטאַבאָליזם, דעקאַרבאָקסילירן עס צו קאַטעטשאָל ניצנדיק סאַליסילאַטע 1-הידראָקסילאַז (גיבסאָן און סובראַמאַניאַן, 1984). אויף דער אנדערער האַנט, אין גראַם-פּאָזיטיווע באַקטעריע (ראָדאָקאָקוס), סאַליסילאַט 5-הידראָקסילאַז קאָנווערטירט סאַליסיליק זויער צו דזשענטיסיק זויער, כוועראַז סאַליסיליק זויער האט קיין אינדוקטיווע ווירקונג אויף דער טראַנסקריפּציע פון ​​נאַפטאַלין גענעס (גרונד עט אַל., 1992) (פיגור 3).
עס איז געמאלדן געוואָרן אַז מינים ווי Pseudomonas CSV86, Oceanobacterium NCE312, Marinhomonas naphthotrophicus, Sphingomonas paucimobilis 2322, Vibrio cyclotrophus, Pseudomonas fluorescens LP6a, Pseudomonas און Mycobacterium מינים קענען דעגראַדירן מאָנאָמעטהילנאַפטאַלין אָדער דימעטהילנאַפטאַלין (Dean-Raymond און Bartha, 1975; Cane and Williams, 1982; Mahajan et al., 1994; Dutta et al., 1998; Hedlund et al., 1999). צווישן זיי, איז דער 1-מעטהילנאַפטאַלין און 2-מעטהילנאַפטאַלין דעגראַדאַציע וועג פון Pseudomonas sp. CSV86 קלאר שטודירט געוואָרן אויף די בייאָכעמישע און ענזימאַטישע לעוועלס (Mahajan et al., 1994). 1-מעטהילנאַפטאַלין ווערט מעטאַבאָליזירט דורך צוויי וועגן. ערשטנס, ווערט דער אַראָמאַטישער רינג הידראָקסילירט (דער נישט-סאַבסטיטוטירטער רינג פון מעטילנאַפטאַלין) צו פאָרמירן סיס-1,2-דיהידראָקסי-1,2-דיהידראָ-8-מעטילנאַפטאַלין, וואָס ווערט ווייטער אָקסידירט צו מעטיל סאַליסילאַט און מעטילקאַטעקאָל, און דאַן גייט עס אַרײַן אין דעם צענטראַלן קאַרבאָן וועג נאָך רינג שפּאַלטונג (פיגור 3). דער וועג ווערט גערופן דער "קאַרבאָן מקור וועג". אין דעם צווייטן "דעטאָקסיפיקאַציע וועג", קען די מעטיל גרופּע הידראָקסילירט ווערן דורך NDO צו פאָרמירן 1-הידראָקסימעטילנאַפטאַלין, וואָס ווערט ווייטער אָקסידירט צו 1-נאַפטאָיק זויער און אויסגעשיידט אין דעם קולטור מעדיום ווי אַ טויט-ענד פּראָדוקט. שטודיעס האָבן געוויזן אַז שטאַם CSV86 איז נישט ביכולת צו וואַקסן אויף 1- און 2-נאַפטאָיק זויער ווי דער איינציקער קאַרבאָן און ענערגיע מקור, באַשטעטיקנדיק זײַן דעטאָקסיפיקאַציע וועג (מאַהאַדזשאַן עט על., 1994; באַסו עט על., 2003). אין 2-מעטילנאַפטאַלין, גייט די מעטיל גרופּע דורך הידראָקסילאַציע דורך הידראָקסילאַז צו פאָרמירן 2-הידראָקסימעטילנאַפטאַלין. דערצו, דער נישט-סאַבסטיטוטירטער רינג פון דעם נאַפטאַלין רינג גייט דורך רינג הידראָקסילאַציע צו פאָרמירן אַ דיהידראָדיאָל, וואָס ווערט אָקסידירט צו 4-הידראָקסימעטילקאַטעקאָל אין אַ סעריע פון ​​ענזיים-קאַטאַליזירטע רעאַקציעס און גייט אַרײַן אין דעם צענטראַלן קאַרבאָן וועג דורך דעם מעטאַ-רינג שפּאַלטונג וועג. ענלעך, עס איז געמאלדן געוואָרן אַז S. paucimobilis 2322 ניצט NDO צו הידראָקסילירן 2-מעטילנאַפטאַלין, וואָס ווערט ווײַטער אָקסידירט צו פאָרמירן מעטיל סאַליסילאַט און מעטילקאַטעקאָל (דוטאַ עט אַל., 1998).
נאַפטאָישע זויערן (סאַבסטיטוטירט/נישט-סאַבסטיטוטירט) זענען דעטאָקסיפיקאַציע/ביאָטראַנספאָרמאַציע ביי-פּראָדוקטן וואָס ווערן געשאַפן בעת ​​דער דעגראַדאַציע פון ​​מעטילנאַפטאַלין, פענאַנטרין און אַנטראַסען און ווערן באַפרייט אין דעם אויסגעניצטן קולטור מעדיום. עס איז געמאָלדן געוואָרן אַז דער באָדן איזאָלאַט סטענאָטראָפאָמאָנאַס מאַלטאָפיליאַ CSV89 איז ביכולת צו מעטאַבאָליזירן 1-נאַפטאָישע זויער ווי אַ קאַרבאָן מקור (פאַיל עט על., 1995). מעטאַבאָליזם הייבט זיך אָן מיט דיהידראָקסילאַציע פון ​​דעם אַראָמאַטישן רינג צו פאָרמירן 1,2-דיהידראָקסי-8-קאַרבאָקסינאַפטאַלין. דער רעזולטאַט דיאָל ווערט אָקסידירט צו קאַטעטשאָל דורך 2-הידראָקסי-3-קאַרבאָקסיבענזילידענעפּירוואַט, 3-פאָרמילסאַליסיליק זויער, 2-הידראָקסיאיזאָפטאַליק זויער און סאַליסיליק זויער און גייט אַרײַן אין דעם צענטראַלן קאַרבאָן וועג דורך דעם מעטאַ-רינג שפּאַלטונג וועג (פיגור 3).
קאַרבאַריל איז אַ נאַפטיל קאַרבאַמאַט פּעסטאַסייד. זינט דער גרינער רעוואָלוציע אין אינדיע אין די 1970ער יאָרן, האָט די נוצן פון כעמישע פערטילייזערס און פּעסטאַסיידן געפֿירט צו אַ פאַרגרעסערונג אין פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָן (PAH) ימישאַנז פון לאַנדווירטשאַפטלעכע ניט-פונקט קוועלער (פּינגאַלי, 2012; דוטאַגופּטאַ עט אַל., 2020). אַ געשאצטע 55% (85,722,000 העקטאַרס) פון גאַנץ אַקוואַריום לאַנד אין אינדיע ווערט באַהאַנדלט מיט כעמישע פּעסטאַסיידן. איבער די לעצטע פינף יאָר (2015-2020), האָט דער אינדישער לאַנדווירטשאַפט סעקטאָר גענוצט אַ דורכשניט פון 55,000 צו 60,000 טאָן פּעסטאַסיידן יערלעך (דעפּאַרטמענט פון קאָאָפּעראַטיוון און פאַרמערס וווילשטאַנד, מיניסטעריום פון אַגריקולטור, רעגירונג פון אינדיע, אויגוסט 2020). אין די נאָרדערן און צענטראַל גאַנגעטישע פּליינז (די שטאַטן מיט דער העכסטער באַפעלקערונג און באַפעלקערונג געדיכטקייט), איז די נוצן פון פּעסטאַסיידן אויף גערעטעניש וויידספּרעד, מיט אינסעקטיצידן דאָמינירנדיק. קאַרבאַריל (1-נאַפטיל-N-מעטילקאַרבאַמאַט) איז אַ ברייט-ספּעקטרום, מיטלמעסיק ביז העכסט טאַקסיש קאַרבאַמאַט אינסעקטיציד געניצט אין אינדישער לאַנדווירטשאַפט מיט אַ דורכשניטלעכן קורס פון 100-110 טאָן. עס ווערט געוויינטלעך פארקויפט אונטערן האַנדל נאָמען סעווין און ווערט געניצט צו קאָנטראָלירן ינסעקטן (אַפידס, פייער אַמעייזן, פליען, מייץ, שפּינען און פילע אנדערע דרויסנדיקע פּעסץ) וואָס אַפעקטירן אַ פאַרשיידנקייט פון געוויקסן (קוורוזע, סויבין, וואַטע, פרוכטן און וועדזשטאַבאַלז). עטלעכע מיקראָאָרגאַניזמען ווי פּסעוודאָמאָנאַס (NCIB 12042, 12043, C4, C5, C6, C7, פּסעוודאָמאָנאַס פּוטידאַ XWY-1), ראָדאָקאָקוס (NCIB 12038), ספינגאָבאַקטעריום spp. (CF06), בורקכאָולדעריאַ (C3), מיקראָקאָקוס און אַרטראָבאַקטער קענען אויך געניצט ווערן צו קאָנטראָלירן אנדערע פּעסץ. עס איז געמאלדן געוואָרן אַז RC100 קען דעגראַדירן קאַרבאַריל (לאַרקין און דעי, 1986; טשאַפּאַלאַמאַדוגו און טשאַודרי, 1991; האַיאַצו עט אַל., 1999; סוועטאַ און פאַלע, 2005; טריוועדי עט אַל., 2017). דער דעגראַדאַציע-וועג פון קאַרבאַריל איז ברייט שטודירט געוואָרן אויף בייאָכעמישע, ענזימאַטישע און גענעטישע לעוועלס אין באָדן-איזאָלאַטן פון Pseudomonas sp. שטאַמען C4, C5 און C6 (סוועטאַ און פאַלע, 2005; טריוועדי עט אַל., 2016) (פיגור 3). דער מעטאַבאַלישער וועג הייבט זיך אָן מיט דער הידראָליז פון דער עסטער בונד דורך קאַרבאַריל הידראָלאַזע (CH4) צו פאָרמירן 1-נאַפטאָל, מעטילאַמין און קאַרבאָן דייאַקסייד. 1-נאַפטאָל ווערט דעמאָלט פארוואנדלט צו 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין דורך 1-נאַפטאָל הידראָקסילאַז (1-NH), וואָס ווערט ווייטער מעטאַבאָליזירט דורך דעם צענטראלן קאַרבאָן וועג דורך סאַליסילאַט און דזשענטיסאַט. עס איז געמאלדן געוואָרן אַז עטלעכע קאַרבאַריל-דעגראַדירנדיקע באַקטעריעס מעטאַבאָליזירן עס צו סאַליסיליק זויער דורך שפּאַלטונג פון דעם קאַטעטשאָל אָרטאָ רינג (לאַרקין און דעי, 1986; טשאַפּאַלאַמאַדוגו און טשאַודרי, 1991). באַמערקענסווערט, נאַפטאַלין-דעגראַדירנדיקע באַקטעריעס מעטאַבאָליזירן בפֿרט סאַליסיליק זויער דורך קאַטעטשאָל, בשעת קאַרבאַריל-דעגראַדירנדיקע באַקטעריעס בעפֿאָרצוגן צו מעטאַבאָליזירן סאַליסיליק זויער דורך דעם דזשענטיסאַט וועג.
נאַפטאַלינעסולפאָניק זויער/דיסולפאָניק זויער און נאַפטילאַמינסולפאָניק זויער דעריוואַטיוון קענען גענוצט ווערן ווי אינטערמידיעטן אין דער פּראָדוקציע פון ​​אַזאָ פאַרבן, נאַסמאַכער, דיספּערסאַנץ, אאז"וו. כאָטש די קאַמפּאַונדז האָבן נידעריק טאַקסיסיטי צו מענטשן, ציטאָטאָקסיסיטי אַסעסמאַנץ האָבן געוויזן אַז זיי זענען טויטלעך צו פיש, דאַפני און אַלדזשי (גריים עט על., 1994). פארשטייערס פון די מין פּסעוודאָמאָנאַס (שטאַמען A3, C22) זענען געמאלדן צו אָנהייבן מעטאַבאָליזאַם דורך טאָפּל כיידראָקסילאַטיאָן פון די אַראָמאַטישע רינג וואָס כּולל די סולפאָניק זויער גרופּע צו פאָרעם אַ דיהידראָדיאָל, וואָס איז ווייטער קאָנווערטעד צו 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין דורך ספּאַנטייניאַס שפּאַלטונג פון די סולפיט גרופּע (ברילאָן עט על., 1981). די ריזאַלטינג 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין איז קאַטאַבאַליזעד דורך די קלאַסישע נאַפטאַלין פּאַטוויי, ד"ה, די קאַטעטשאָל אָדער דזשענטיסאַטע פּאַטוויי (פיגור 4). עס איז געוויזן געוואָרן אַז אַמינאָנאַפטאַלינעסולפאָניק זויער און הידראָקסינאַפטאַלינעסולפאָניק זויער קענען גאָר דעגראַדירט ווערן דורך געמישטע באַקטיריאַלע קאָנסאָרטיום מיט קאָמפּלעמענטאַרע קאַטאַבאָלישע פּאַטווייז (נאָרטעמאַן עט אַל., 1986). עס איז געוויזן געוואָרן אַז איין מיטגליד פון דעם קאָנסאָרטיום דעסולפוריזירט אַמינאָנאַפטאַלינעסולפאָניק זויער אָדער הידראָקסינאַפטאַלינעסולפאָניק זויער דורך 1,2-דיאָקסידזשעניישאַן, בשעת אַמינאָסאַליצילאַט אָדער הידראָקסיסאַליצילאַט ווערט באַפרייט אין דעם קולטור מעדיום ווי אַ טויט-ענד מעטאַבאָליט און ווערט דערנאָך אויפגענומען דורך אַנדערע מיטגלידער פון דעם קאָנסאָרטיום. נאַפטאַלינעסולפאָניק זויער איז רעלאַטיוו פּאָליאַר אָבער שוואַך ביאָדעגראַדירבאר און קען דעריבער מעטאַבאָליזירט ווערן דורך פאַרשידענע פּאַטווייז. די ערשטע דעסולפוריזאַציע פּאַסירט בעת רעגיאָסעלעקטיווע דיהידראָקסילאַציע פון ​​דעם אַראָמאַטישן רינג און דער סולפאָניק זויער גרופּע; די צווייטע דעסולפוריזאַציע פּאַסירט בעת הידראָקסילאַציע פון ​​5-סולפאָסאַליסיליק זויער דורך סאַליסיליק זויער 5-הידראָקסילאַז צו פאָרמירן דזשענטיסיק זויער, וואָס גייט אַרײַן אין דעם צענטראַלן קאַרבאָן וועג (ברילאָן עט על., 1981) (פיגור 4). די ענזימען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר נאַפטאַלין דעגראַדאַציע זענען אויך פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר נאַפטאַלין סולפאָנאַט מעטאַבאָליזם (ברילאָן עט על., 1981; קעק עט על., 2006).
פיגור 4. מעטאַבאַלישע וועגן פֿאַר נאַפטאַלין סולפאָנאַט דעגראַדאַציע. די נומערן אין די קרייזן רעפּרעזענטירן די ענזימען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר נאַפטיל סולפאָנאַט מעטאַבאָליזם, ענלעך/ידענטיש צו די ענזימען באַשריבן אין פיגור 3.
נידעריק מאָלעקולאַר וואָג PAHs (LMW-PAHs) זענען רעדוסירבאַר, הידראָפאָביש און שוואַך סאַליאַבאַל, און דעריבער נישט סאַסעפּטאַבאַל צו נאַטירלעך ברייקדאַון/דעגראַדאַציע. אָבער, אַעראָביק מיקראָאָרגאַניזאַמז זענען ביכולת צו אָקסידירן עס דורך אַבזאָרבינג מאָלעקולאַר זויערשטאָף (O2). די ענזימען דער הויפּט געהערן צו דער קלאַס פון אָקסידאָרעדוקטאַסעס און קענען דורכפירן פאַרשידענע רעאַקציעס אַזאַ ווי אַראָמאַטישע רינג כיידראָקסילאַטיאָן (מאָנאָ- אָדער דיכיידראָקסילאַטיאָן), דעכיידראָגענאַטיאָן און אַראָמאַטישע רינג שפּאַלטונג. די פּראָדוקטן באקומען פון די רעאַקציעס זענען אין אַ העכער אַקסאַדיישאַן שטאַט און זענען מער לייכט מעטאַבאַלייזד דורך די צענטראַל טשאַד פּאַטוויי (Phale et al., 2020). די ענזימען אין די דעגראַדאַציע פּאַטוויי זענען געמאלדן צו זיין ינדוסיבל. די טעטיקייט פון די ענזימען איז זייער נידעריק אָדער נעגלאַדזשאַבאַל ווען סעלז זענען גראָוינג אויף פּשוט טשאַד קוואלן אַזאַ ווי גלוקאָזע אָדער אָרגאַניק זויערן. טיש 3 סאַמערייזיז די פאַרשידענע ענזימען (אָקסידזשענאַזעס, כיידראָלאַסעס, דעכיידראָגענאַזעס, אָקסידאַזעס, עטק.) ינוואַלווד אין די מעטאַבאָליזאַם פון נאַפטאַלין און זייַן דעריוואַטיווז.
טאַבעלע 3. ביאָכעמישע כאַראַקטעריסטיקס פון ענזימען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דער דעגראַדאַציע פון ​​נאַפטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון.
ראַדיאָאיזאָטאָפּ שטודיעס (18O2) האָבן געוויזן אַז די איינפֿירונג פֿון מאָלעקולאַרער O2 אין אַראָמאַטישע רינגען דורך אָקסידזשענאַזעס איז דער וויכטיקסטער שריט אין אַקטיווירן ווייטערדיקע ביאָדעגראַדאַציע פֿון אַ קאַמפּאַונד (הייַאַישי et al., 1955; מעיסאָן et al., 1955). די איינפֿירונג פֿון איין זויערשטאָף אַטאָם (O) פֿון מאָלעקולאַרער זויערשטאָף (O2) אין דעם סאַבסטראַט ווערט איניציאירט דורך אָדער ענדאָגענע אָדער עקסאָגענע מאָנאָאָקסידזשענאַזעס (אויך גערופֿן הידראָקסילאַזעס). אַן אַנדער זויערשטאָף אַטאָם ווערט רעדוצירט צו וואַסער. עקסאָגענע מאָנאָאָקסידזשענאַזעס רעדוצירן פֿלאַווין מיט NADH אָדער NADPH, בשעת אין ענדאָמאָנאָאָקסידזשענאַזעס ווערט פֿלאַווין רעדוצירט דורך דעם סאַבסטראַט. די פּאָזיציע פֿון הידראָקסילאַציע רעזולטירט אין פֿאַרשיידנקייט אין פּראָדוקט פֿאָרמאַציע. למשל, סאַליסילאַט 1-הידראָקסילאַז הידראָקסילירט סאַליסיליק זויער ביי דער C1 פּאָזיציע, פֿאָרמענדיק קאַטעטשאָל. אויף דער אנדערער האַנט, דער מולטיקאָמפּאָנענט סאַליסילאַט 5-הידראָקסילאַז (וואָס אַנטהאַלט רעדוקטאַז, פערעדאָקסין, און אָקסיגענאַזע סוביוניץ) הידראָקסילירט סאַליסיליק זויער ביי דער C5 פּאָזיציע, און שאַפֿט דזשענטיסיק זויער (יאַמאַמאָטאָ און אַנדערע, 1965).
דיאקסידזשענאַזעס נעמען אריין צוויי O2 אטאמען אין דעם סאַבסטראַט. דעפּענדינג אויף די פּראָדוקטן וואָס ווערן געשאַפן, ווערן זיי צעטיילט אין רינג הידראָקסילירנדיקע דיאקסידזשענאַזעס און רינג שפּאַלטנדיקע דיאקסידזשענאַזעס. רינג הידראָקסילירנדיקע דיאקסידזשענאַזעס קאָנווערטירן אַראָמאַטישע סאַבסטראַטן אין סיס-דיהידראָדיאָלס ​​(למשל, נאַפטאַלין) און זענען פאַרשפּרייט צווישן באַקטעריעס. ביז איצט איז געוויזן געוואָרן אַז אָרגאַניזמען וואָס אַנטהאַלטן רינג הידראָקסילירנדיקע דיאקסידזשענאַזעס זענען פעאיק צו וואַקסן אויף פֿאַרשידענע אַראָמאַטישע קוילן-קוואַלן, און די ענזימען ווערן קלאַסיפֿיצירט ווי NDO (נאַפטאַלין), טאָלוען דיאקסידזשענאַז (TDO, טאָלוען), און ביפֿעניל דיאקסידזשענאַז (BPDO, ביפֿעניל). ביידע NDO און BPDO קענען קאַטאַליזירן די טאָפּלטע אַקסאַדיישאַן און זייַט קייט הידראָקסיליישאַן פון פֿאַרשידענע פּאָליסיקליק אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (טאָלוען, ניטראָטאָלוען, קסילען, עטילבענזין, נאַפטאַלין, ביפֿעניל, פֿלואָרען, ינדאָל, מעטילנאַפטאַלין, נאַפטאַליןסולפֿאָנאַט, פֿענאַנטרען, אַנטראַסען, אַצעטאָפֿענאָן, אאז"וו) (באָיד און שעלדרייק, 1998; פֿאַלע עט אַל., 2020). NDO איז אַ מולטיקאָמפּאָנענט סיסטעם וואָס באַשטייט פֿון אַן אָקסידאָרעדוקטאַז, אַ פֿערעדאָקסין, און אַן אַקטיוו אָרט-קאָנטיינינג אָקסידזשענאַזע קאָמפּאָנענט (גיבסאָן און סובראַמאַניאַן, 1984; רעזניק עט אַל., 1996). די קאַטאַליטישע אַפּאַראַט פֿון NDO באַשטייט פֿון אַ גרויסער α סוביוניט און אַ קליינער β סוביוניט עריינדזשד אין אַ α3β3 קאָנפֿיגוראַציע. NDO געהערט צו א גרויסער פאמיליע פון ​​אקסידזשענאַזעס און זיין α-סוביוניט אנטהאלט א ריסקע זייטל [2Fe-2S] און א מאנאנוקלעאר נישט-העמע אייזן, וואס באשטימט די סובסטראט ספעציפישקייט פון NDO (Parales et al., 1998). טיפישערווייז, אין איין קאטאליטישן ציקל, ווערן צוויי עלעקטראנען פון דער רעדוקציע פון ​​פּירידין נוקלעאטיד טראנספערירט צום Fe(II) יאן אין דעם אקטן זייטל דורך א רעדוקטאז, א פערעדאקסין און א ריסקע זייטל. די רעדוצירנדיקע עקוויוואלענטן אקטיוויזירן מאלעקולארן זויערשטאף, וואס איז א פאראויסזעצונג פאר סובסטראט דיהידראקסילאציע (Feraro et al., 2005). ביז היינט, זענען נאר א פאר NDOs גערייניקט און כאראקטעריזירט געווארן אין דעטאל פון פארשידענע שטאמען און די גענעטישע קאנטראל פון די וועגן וואס זענען פארמישט אין נאפטאלין דעגראדאציע איז געווארן שטודירט אין דעטאל (Resnick et al., 1996; Parales et al., 1998; Karlsson et al., 2003). רינג-שפּאַלטנדיקע דיאָקסידזשענאַזעס (ענדאָ- אדער אָרטאָ-רינג-שפּאַלטנדיקע ענזימען און עקסאָדיאָל- אדער מעטאַ-רינג-שפּאַלטנדיקע ענזימען) ווירקן אויף הידראָקסילירטע אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז. למשל, די אָרטאָ-רינג-שפּאַלטנדיקע דיאָקסידזשענאַז איז קאַטעטשאָל-1,2-דיאָקסידזשענאַז, בשעת די מעטאַ-רינג-שפּאַלטנדיקע דיאָקסידזשענאַז איז קאַטעטשאָל-2,3-דיאָקסידזשענאַז (קאָדזשימאַ עט על., 1961; נאָזאַקי עט על., 1968). אין דערצו צו פֿאַרשידענע אָקסידזשענאַזעס, זענען אויך פֿאַרשידענע דעהידראָגענאַזעס פֿאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דער דעהידראָגענאַציע פֿון אַראָמאַטישע דיהידראָדיאָלס, אַלקאָהאָלן און אַלדעהידן און ניצן NAD+/NADP+ ווי עלעקטראָן אַקסעפּטאָרן, וואָס זענען עטלעכע פֿון די וויכטיקע ענזימען וואָס זענען פֿאַרבונדן אין מעטאַבאָליזם (גיבסאָן און סובראַמאַניאַן, 1984; שאָ און האַרייַאַמאַ, 1990; פֿאַהלע עט על., 2020).
ענזימען ווי הידראָלאַסעס (עסטעראַזעס, אַמידאַסעס) זענען אַ צווייטע וויכטיקע קלאַס פון ענזימען וואָס נוצן וואַסער צו שפּאַלטן קאָוואַלענטע בונדן און ווייַזן ברייט סאַבסטראַט ספּעציפֿישקייט. קאַרבאַריל הידראָלאַסע און אַנדערע הידראָלאַסעס ווערן באַטראַכט ווי קאָמפּאָנענטן פון די פּעריפּלאַזם (טראַנסמעמבראַנע) אין מיטגלידער פון גראַם-נעגאַטיווע באַקטיריאַ (קאַמיני עט על., 2018). קאַרבאַריל האט ביידע אַן אַמיד און אַן עסטער לינקאַדזש; דעריבער, עס קען זיין כיידראָליזעד דורך אָדער עסטעראַזע אָדער אַמידאַזע ​​צו פאָרעם 1-נאַפטאָל. קאַרבאַריל אין Rhizobium rhizobium שטאַם AC10023 און Arthrobacter שטאַם RC100 איז געמאלדן צו פונקציאָנירן ווי אַן עסטעראַזע און אַמידאַזע, ריספּעקטיוולי. קאַרבאַריל אין Arthrobacter שטאַם RC100 פונקציאָנירט אויך ווי אַן אַמידאַזע. RC100 איז געוויזן צו כיידראָליזירן פיר N-מעטהילקאַרבאַמאַט קלאַס ינסעקטאַסיידז ווי קאַרבאַריל, מעטאָמיל, מעפענאַמיק זויער און XMC (Hayaatsu et al., 2001). עס איז געמאלדן געוואָרן אַז CH אין Pseudomonas sp. C5pp קען ווירקן אויף קאַרבאַריל (100% אַקטיוויטעט) און 1-נאַפטיל אַצעטאַט (36% אַקטיוויטעט), אָבער נישט אויף 1-נאַפטילאַסעטאַמיד, וואָס ווײַזט אָן אַז עס איז אַן עסטעראַזע (טריוועדי et al., 2016).
בייאָכעמישע שטודיעס, ענזיים רעגולאציע מוסטערן, און גענעטישע אנאליזן האבן געוויזן אז די נאַפטאַלין דעגראַדאַציע גענעס באשטייען פון צוויי אינדוצירבארע רעגולאַטאָרישע איינהייטן אדער "אָפּעראָנס": נאַ (דער "אַפּסטרים פּאַטוויי", וואָס קאָנווערטירט נאַפטאַלין צו סאַליסיליק זויער) און סאַל (דער "דאַונסטרים פּאַטוויי", וואָס קאָנווערטירט סאַליסיליק זויער צו דעם צענטראלן טשאַד פּאַטוויי דורך קאַטעטשאָל). סאַליסיליק זויער און זייַנע אַנאַלאָגן קענען דינען ווי אינדוצירער (שאַמסוזזאַמאַן און באַרנסלי, 1974). אין דער אנוועזנהייט פון גלוקאָזע אדער אָרגאַנישע זויערן, ווערט דער אָפּעראָן אונטערדריקט. פיגור 5 ווייזט די פולשטענדיקע גענעטישע אָרגאַניזאַציע פון ​​נאַפטאַלין דעגראַדאַציע (אין אָפּעראָן פאָרעם). עטלעכע גענאַנטע וואַריאַנטן/פאָרמען פון דעם נאַה גען (ndo/pah/dox) זענען באַשריבן געוואָרן און געפונען צו האָבן הויכע סיקוואַנס האָמאָלאָגיע (90%) צווישן אַלע פּסעוודאָמאָנאַס מינים (אַבבאַסיאַן et al., 2016). די גענעס פון דעם נאַפטאַלין אַפּסטרים פּאַטוויי זענען בכלל אָרגאַניזירט געוואָרן אין אַ קאָנסענסוס סדר ווי געוויזן אין פיגור 5A. נאך א גען, nahQ, איז אויך געמאלדן געווארן צו זיין פארמישט אין נאפטאלין מעטאבאליזם און איז געווענליך געווען לאקירט צווישן nahC און nahE, אבער איר אמת'ע פונקציע בלייבט נאך צו ווערן אויפגעקלערט. ענליך, דער nahY גען, פאראנטווארטליך פאר נאפטאלין-סענסיטיווע כעמאָטאקסיס, איז געפונען געווארן ביים דיסטאלן עק פונעם nah אפעראן אין געוויסע מיטגלידער. אין Ralstonia sp., איז דער U2 גען וואס קאדירט גלוטאטהיאן S-טראַנספעראז (gsh) געפונען געווארן צווישן nahAa און nahAb אבער האט נישט באאיינפלוסט די נאפטאלין באניץ אייגנשאפטן (Zylstra et al., 1997).
פיגור 5. גענעטישע ארגאניזאציע און פארשיידנקייט באמערקט בעת נאַפטאַלין דעגראַדאַציע צווישן באַקטיריעלע מינים; (א) אויבערשטער נאַפטאַלין וועג, מעטאַבאָליזם פון נאַפטאַלין צו סאַליסיליק זויער; (ב) נידעריקער נאַפטאַלין וועג, סאַליסיליק זויער דורך קאַטעטשאָל צו די צענטראַלע טשאַד וועג; (C) סאַליסיליק זויער דורך דזשענטיסאַט צו די צענטראַלע טשאַד וועג.
דער "נידעריקער וועג" (סאַל אָפּעראָן) באַשטייט טיפּיש פֿון nahGTHINLMOKJ און קאָנווערטירט סאַליסילאַט צו פּירווואַט און אַצעטאַלדעכייד דורך דעם קאַטעטשאָל מעטאַרינג קלעאַוואַגע וועג. דער nahG גען (וואָס קאָדירט סאַליסילאַט הידראָקסילאַז) איז געפֿונען געוואָרן צו זיין קאָנסערווירט ביים פּראָקסימאַלן סוף פֿונעם אָפּעראָן (פֿיגור 5B). פֿאַרגליכן מיט אַנדערע נאַפֿטאַלין-דעגראַדירנדיקע שטאַמען, אין P. putida CSV86 זענען די nah און sal אָפּעראָנס טאַנדעם און זייער ענג פֿאַרבונדן (וועגן 7.5 קב). אין עטלעכע גראַם-נעגאַטיווע באַקטעריעס, ווי Ralstonia sp. U2, Polaromonas naphthalenivorans CJ2, און P. putida AK5, ווערט נאַפֿטאַלין מעטאַבאָליזירט ווי אַ צענטראַלער קאַרבאָן מעטאַבאָליט דורך דעם גענטיסאַט וועג (אין דער פֿאָרעם פֿונעם sgp/nag אָפּעראָן). די גענע קאַסעטע ווערט טיפּיש רעפּרעזענטירט אין דער פֿאָרעם nagAaGHAbAcAdBFCQEDJI, וואו nagR (וואָס קאָדירט אַ LysR-טיפּ רעגולאַטאָר) געפינט זיך ביים אויבערשטן עק (פֿיגור 5C).
קאַרבאַריל גייט אַרײַן אין דעם צענטראַלן קוילן־שטאָף־ציקל דורך דעם מעטאַבאָליזם פֿון 1-נאַפֿטאָל, 1,2-דיהידראָקסינאַפֿטאַלין, סאַליסיליק זויער, און דזשענטיסיק זויער (פֿיגור 3). באַזירט אויף גענעטישע און מעטאַבאָלישע שטודיעס, איז פֿאָרגעלייגט געוואָרן צו צעטיילן דעם וועג אין "אַפּסטרים" (קאָנווערסיע פֿון קאַרבאַריל צו סאַליסיליק זויער), "מיטעלער" (קאָנווערסיע פֿון סאַליסיליק זויער צו דזשענטיסיק זויער), און "אַראָפּסטרים" (קאָנווערסיע פֿון דזשענטיסיק זויער צו צענטראַלע קוילן־שטאָף־וועג־צווישנצײַטיקע מאַטעריאַלן) (סינגה און אַנדערע, 2013). גענאָמישע אַנאַליז פון C5pp (סופּערקאַנטיג A, 76.3 קב) האָט אַנטפּלעקט אַז די mcbACBDEF גען איז ינוואַלווד אין דער קאַנווערזשאַן פון קאַרבאַריל צו סאַליסיליק זויער, נאכגעגאנגען דורך mcbIJKL אין דער קאַנווערזשאַן פון סאַליסיליק זויער צו דזשענטיסיק זויער, און mcbOQP אין דער קאַנווערזשאַן פון דזשענטיסיק זויער צו צענטראַלע קאַרבאָן ינטערמידייטס (פומאַראַט און פּירווואַט, טריוועדי עט על., 2016) (פיגור 6).
עס איז געמאלדן געוואָרן אַז ענזימען וואָס זענען פאַרבונדן אין דער דעגראַדאַציע פון ​​אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז (אַרייַנגערעכנט נאַפטאַלין און סאַליסיליק זויער) קענען ווערן אינדוצירט דורך די קאָרעספּאָנדירנדיקע קאַמפּאַונדז און ינכיביטיד דורך פּשוטע טשאַד קוואלן ווי גלוקאָזע אָדער אָרגאַנישע זויערן (שינגלער, 2003; פאַלע עט על., 2019, 2020). צווישן די פֿאַרשידענע מעטאַבאַליק פּאַטווייז פון נאַפטאַלין און זייַנע דעריוואַטיוון, די רעגולאַטאָרישע פֿעיִקייטן פון נאַפטאַלין און קאַרבאַריל זענען געוואָרן שטודירט צו אַ געוויסער מאָס. פֿאַר נאַפטאַלין, גענעס אין ביידע די אַפּסטרים און דאַונסטרים פּאַטווייז זענען רעגולירט דורך NahR, אַ LysR-טיפּ טראַנס-אַקטינג positive רעגולאַטאָר. עס איז פארלאנגט פֿאַר דער אינדוקציע פון ​​די nah גענע דורך סאַליסיליק זויער און זיין סאַבסאַקוואַנט הויך-לעוועל אויסדרוק (יען און גונסאַלוס, 1982). דערצו, שטודיעס האָבן געוויזן אַז ינטעגראַטיוו באַלעבאָס פאַקטאָר (IHF) און XylR (סיגמאַ 54-אָפּהענגיק טראַנסקריפּשאַנאַל רעגולאַטאָר) זענען אויך קריטיש פֿאַר די טראַנסקריפּשאַנאַל אַקטיוואַציע פון ​​גענעס אין נאַפטאַלין מעטאַבאָליזאַם (ראַמאָס עט על., 1997). שטודיעס האבן געוויזן אז ענזימען פון די קאַטעטשאָל מעטאַ-רינג עפענונג וועג, נעמליך קאַטעטשאָל 2,3-דיאָקסידזשענאַז, ווערן אינדוצירט אין דער אנוועזנהייט פון נאַפטאַלין און/אָדער סאַליסיליק זויער (באַסו עט על., 2006). שטודיעס האבן געוויזן אז ענזימען פון די קאַטעטשאָל אָרטאָ-רינג עפענונג וועג, נעמליך קאַטעטשאָל 1,2-דיאָקסידזשענאַז, ווערן אינדוצירט אין דער אנוועזנהייט פון בענזאָיק זויער און סיס,סיס-מוקאָנאַט (פּאַרסעק עט על., 1994; טאָווער עט על., 2001).
אין שטאַם C5pp, פינף גענעס, mcbG, mcbH, mcbN, mcbR און mcbS, קאָדירן רעגולאַטאָרן וואָס געהערן צו דער LysR/TetR משפּחה פון טראַנסקריפּשאַנאַל רעגולאַטאָרן פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר קאָנטראָלירן קאַרבאַריל דעגראַדאַציע. דער כאָומאָלאָגישער גענע mcbG איז געפֿונען געוואָרן צו זיין מערסט ענג פֿאַרבונדן מיטן LysR-טיפּ רעגולאַטאָר PhnS (58% אַמינאָ זויער אידענטיטעט) ינוואַלווד אין פענאַנטרין מעטאַבאָליזאַם אין Burkholderia RP00725 (Trivedi et al., 2016). דער mcbH גענע איז געפֿונען געוואָרן צו זיין ינוואַלווד אין דעם ינטערמידייט פּאַטוויי (קאָנווערסיע פון ​​סאַליסיליק זויער צו דזשענטיסיק זויער) און געהערט צו דעם LysR-טיפּ טראַנסקריפּשאַנאַל רעגולאַטאָר NagR/DntR/NahR אין Pseudomonas און Burkholderia. מיטגלידער פון דער משפּחה זענען געמאלדן צו דערקענען סאַליסיליק זויער ווי אַ ספּעציפיש עפֿעקטאָר מאָלעקול פֿאַר דער אינדוקציע פון ​​דעגראַדאַציע גענעס. אויף דער אנדערער האַנט, דריי גענעס, mcbN, mcbR און mcbS, וואָס געהערן צו LysR און TetR טיפּ טראַנסקריפּציאָנעלע רעגולאַטאָרן, זענען אידענטיפיצירט געוואָרן אין דעם דאַונסטרים פּאַטוויי (גענטיסאַט-צענטראל קאַרבאָן פּאַטוויי מעטאַבאָליטן).
אין פּראָקאַריאָטן, האָריזאָנטאַלע גענע טראַנספער פּראָצעסן (אַקוויזיציע, אויסטויש, אָדער טראַנספער) דורך פּלאַזמידן, טראַנספּאָסאָנס, פּראָפאַגעס, גענאָמישע אינזלען, און אינטעגראַטיווע קאָנדזשוגאַטיווע עלעמענטן (ICE) זענען הויפּט סיבות פון פּלאַסטיסיטי אין באַקטיריעלע גענאָמען, וואָס פירט צו דער געווינס אָדער אָנווער פון ספּעציפֿישע פונקציעס/טרייץ. דאָס אַלאַוז באַקטיריאַ צו שנעל אַדאַפּטירן צו פאַרשידענע ינווייראַנמענאַל באדינגונגען, פּראַוויידינג פּאָטענציעל אַדאַפּטיוו מעטאַבאַליק אַדוואַנטידזשיז צו די באַלעבאָס, אַזאַ ווי די דעגראַדאַציע פון ​​אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז. מעטאַבאַליק ענדערונגען זענען אָפט דערגרייכט דורך פייַן-טונינג פון דעגראַדאַציע אָפּעראָנס, זייער רעגולאַטאָרי מעקאַניזאַמז, און ענזיים ספּעסיפיסיטיז, וואָס פאַסילאַטייץ די דעגראַדאַציע פון ​​אַ ברייטער קייט פון אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז (נאָדזשירי עט על., 2004; פאַלע עט על., 2019, 2020). די גענע קאַסעטן פֿאַר נאַפטאַלין דעגראַדאַציע זענען געפֿונען צו זיין ליגן אויף אַ פאַרשיידנקייַט פון רירעוודיק עלעמענטן אַזאַ ווי פּלאַזמידן (קאָנדזשוגאַטיווע און ניט-קאָנדזשוגאַטיווע), טראַנספּאָסאָנס, גענאָמען, ICEs, און קאָמבינאַציעס פון פאַרשידענע באַקטיריאַל מינים (פיגור 5). אין Pseudomonas G7, די nah און sal אפעראנען פון פלאזמיד NAH7 ווערן טראַנסקריבירט אין דער זעלבער אריענטאציע און זענען טייל פון א דעפעקטיוון טראַנספּאָזאָן וואָס דאַרף טראַנספּאָזאַז Tn4653 פֿאַר מאָביליזאַציע (סאָטאַ און אַנדערע, 2006). אין Pseudomonas שטאַם NCIB9816-4, איז דער גען געפֿונען געוואָרן אויף דעם קאָנדזשוגאַטיוון פלאזמיד pDTG1 ווי צוויי אפעראנען (בעערעך 15 קב באַזונדער) וואָס זענען טראַנסקריבירט געוואָרן אין פאַרקערטע ריכטונגען (דעניס און זילסטראַ, 2004). אין Pseudomonas putida שטאַם AK5, קאָדירט דער ניט-קאָנדזשוגאַטיווער פלאזמיד pAK5 דעם ענזים וואָס איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר נאַפטאַלין דעגראַדאַציע דורך דעם גענטיסאַט פּאַטוויי (Izmalkova און אַנדערע, 2013). אין Pseudomonas שטאַם PMD-1, געפינט זיך דער nah אָפּעראָן אויפן כראָמאָסאָם, בשעת דער sal אָפּעראָן געפינט זיך אויפן קאָניוגאַטיוון פּלאַזמיד pMWD-1 (Zuniga et al., 1981). אָבער, אין Pseudomonas stutzeri AN10, געפינען זיך אַלע נאַפטאַלין דעגראַדאַציע גענעס (nah און sal אָפּעראָנס) אויפן כראָמאָסאָם און ווערן מסתּמא רעקרוטירט דורך טראַנספּאָזיציע, רעקאָמבינאַציע און ריעריינדזשמענט געשעענישן (Bosch et al., 2000). אין Pseudomonas sp. CSV86, געפינען זיך די nah און sal אָפּעראָנס אין גענאָם אין דער פאָרעם פון ICE (ICECSV86). די סטרוקטור איז פּראָטעקטעד דורך tRNAGly נאכגעפאָלגט דורך דירעקטע ריפּיץ וואָס ווײַזן אויף רעקאָמבינאַציע/אַטאַטשמענט זייטלעך (attR און attL) און אַ פאַגע-ווי אינטעגראַזע געפינט זיך ביי ביידע ענדס פון tRNAGly, אַזוי סטרוקטורעל ענלעך צום ICEclc עלעמענט (ICEclcB13 אין Pseudomonas knackmusii פֿאַר כלאָראָקאַטעטשאָל דעגראַדאַציע). עס איז געמאלדן געוואָרן אַז גענעס אויף ICE קענען ווערן טראַנספערירט דורך קאָנדזשוגאַציע מיט אַן עקסטרעם נידעריק טראַנספער אָפטקייט (10-8), דערמיט טראַנספערירנדיק דעגראַדאַציע אייגנשאַפטן צום רעציפּיענט (באַסו און פאַלע, 2008; פאַלע עט אַל., 2019).
רובֿ פון די גענעס פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר קאַרבאַריל דעגראַדאַציע זענען ליגן אויף פּלאַזמידן. Arthrobacter sp. RC100 כּולל דריי פּלאַזמידן (pRC1, pRC2 און pRC300) פון וועלכע צוויי קאָנדזשוגאַטיווע פּלאַזמידן, pRC1 און pRC2, קאָדירן די ענזימען וואָס קאָנווערטירן קאַרבאַריל צו דזשענטיסאַט. אויף דער אַנדערער האַנט, די ענזימען ינוואַלווד אין דער קאַנווערזשאַן פון דזשענטיסאַט צו די צענטראַלע קאַרבאָן מעטאַבאָליטן זענען ליגן אויף די כראָמאָסאָם (Hayaatsu et al., 1999). באַקטעריעס פון די מין Rhizobium. שטאַם AC100, געניצט פֿאַר דער קאַנווערזשאַן פון קאַרבאַריל צו 1-נאַפטאָל, אַנטהאַלטן פּלאַזמיד pAC200, וואָס טראָגט די cehA גענע קאָדירנדיק CH ווי טייל פון די Tnceh טראַנספּאָסאָן אַרומגענומען מיט ינסערשאַן עלעמענט-ווי סיקוואַנסן (istA און istB) (Hashimoto et al., 2002). אין ספינגאמאנאס שטאם CF06, גלויבט מען אז דער קארבאַריל דעגראַדאַציע גען איז פאַראַן אין פינף פּלאַזמידן: pCF01, pCF02, pCF03, pCF04, און pCF05. די DNA האָמאָלאָגיע פון ​​די פּלאַזמידן איז הויך, וואָס ווײַזט אויף דער עקזיסטענץ פון אַ גען דופּליקאַציע געשעעניש (פֿענג עט אַל., 1997). אין אַ קאַרבאַריל-דעגראַדירנדיקן סימביאָנט צוזאַמענגעשטעלט פון צוויי פּסעוודאָמאָנאַס מינים, שטאם 50581 אנטהאלט אַ קאָנדזשוגאַטיוון פּלאַזמיד pCD1 (50 קב) וואָס קאָדירט דעם mcd קאַרבאַריל הידראָלאַזע גען, בשעת דער קאָנדזשוגאַטיווער פּלאַזמיד אין שטאם 50552 קאָדירט אַ 1-נאַפטאָל-דעגראַדירנדיקן ענזיים (טשאַפּאַלאַמאַדוגו און טשאַודרי, 1991). אין אַכראָמאָבאַקטער שטאם WM111, געפינט זיך דער mcd פוראַדאַן הידראָלאַזע גען אויף אַ 100 קב פּלאַזמיד (pPDL11). דאס גען איז געוויזן געווארן צו זיין פאראן אויף פארשידענע פלאזמידן (100, 105, 115 אדער 124 קב) אין פארשידענע באקטעריעס פון פארשידענע געאגראפֿישע געגנטן (Parekh et al., 1995). אין Pseudomonas sp. C5pp, זענען אלע גענען פאראנטווארטלעך פאר קארבאַריל דעגראַדאַציע לאקירט אין א גענאָם וואס שפּאַנט 76.3 קב סיקוואַנס (Trivedi et al., 2016). גענאָם אַנאַליז (6.15 Mb) האט אַנטפּלעקט די אנוועזנהייט פון 42 MGEs און 36 GEIs, פון וועלכע 17 MGEs זענען געווען לאקירט אין סופּערקאָנטיג A (76.3 קב) מיט א דורכשניטלעכן אַסימעטרישן G+C אינהאַלט (54–60 מאָל%), וואָס סאַגדזשעסטירט מעגלעכע האָריזאָנטאַלע גען טראַנספער געשעענישן (Trivedi et al., 2016). P. putida XWY-1 ווייזט א ענלעכע אָרדענונג פון קאַרבאַריל-דעגראַדירנדיקע גענען, אָבער די גענען זענען לאקירט אויף א פּלאַזמיד (Zhu et al., 2019).
אין צוגאב צו מעטאבאלישער עפעקטיווקייט אויף בייאכעמישע און גענאמישע לעוועלס, ווייזן מיקראארגאניזמען אויך אנדערע אייגנשאפטן אדער רעאקציעס ווי כעמאָטאַקסיס, צעל-איבערפלאך מאדיפיקאציע אייגנשאפטן, קאמפארטמענטאליזאציע, פּרעפערענציעלע נוצן, ביאָסורפאַקטאַנט פּראָדוקציע, אאז"וו, וואָס העלפֿן זיי מער עפעקטיוו מעטאַבאָליזירן אַראָמאַטישע פאַרפּעסטיקונגען אין קאַנטאַמאַנירטע סביבות (פיגור 7).
פיגור 7. פארשידענע צעלולארע רעאקציע סטראטעגיעס פון אידעאלע אראמאטישע כיידראקארבאן-דעגראדירנדיקע באקטעריע פאר עפעקטיווע ביאדעגראדאציע פון ​​פרעמדע פארפּעסטיקונג קאמפאונדס.
כעמאָטאַקטישע רעאַקציעס ווערן באַטראַכט ווי פאַקטאָרן וואָס פֿאַרשטאַרקן די דעגראַדאַציע פֿון אָרגאַנישע פֿאַרפּעסטיקונגען אין העטעראָגענע פֿאַרפּעסטיקטע עקאָסיסטעמען. (2002) האָט דעמאָנסטרירט אַז כעמאָטאַקסיס פֿון Pseudomonas sp. G7 צו נאַפֿטאַלין האָט פֿאַרגרעסערט די ראַטע פֿון נאַפֿטאַלין דעגראַדאַציע אין וואַסער סיסטעמען. דער ווילד-טיפּ שטאַם G7 האָט דעגראַדירט נאַפֿטאַלין פֿיל שנעלער ווי אַ כעמאָטאַקסיס-דעפֿיציענט מוטאַנט שטאַם. דער NahY פּראָטעין (538 אַמינאָ זויערן מיט מעמבראַן טאָפּאָלאָגיע) איז געפֿונען געוואָרן צו זיין קאָ-טראַנסקרייבד מיט די מעטאַקלעאַוואַדזש פּאַטוויי גענעס אויף דעם NAH7 פּלאַזמיד, און ווי כעמאָטאַקסיס טראַנסדוסערס, דאָס פּראָטעין שיינט צו פֿונקציאָנירן ווי אַ כעמאָרעצעפּטאָר פֿאַר נאַפֿטאַלין דעגראַדאַציע (Grimm און Harwood 1997). אַן אַנדער שטודיע פֿון Hansel et al. (2009) האָט געוויזן אַז דאָס פּראָטעין איז כעמאָטאַקטיש, אָבער זײַן דעגראַדאַציע ראַטע איז הויך. (2011) האט דעמאנסטרירט א כעמאָטאַקטישע רעאַקציע פון ​​פּסעוודאָמאָנאַס (P. putida) צו גאַז-פאַזע נאַפטאַלין, וואו גאַז-פאַזע דיפוזיע האט רעזולטירט אין א קעסיידערדיקן שטראָם פון נאַפטאַלין צו די צעלן, וואָס האט קאָנטראָלירט די כעמאָטאַקטישע רעאַקציע פון ​​די צעלן. די פאָרשער האבן אויסגענוצט דעם כעמאָטאַקטישן נאַטור צו אינזשענירן מיקראָבן וואָס וואָלטן פארבעסערט די ראַטע פון ​​דעגראַדאַציע. שטודיעס האבן געוויזן אז כעמאָסענסאָרי פּאַטווייז רעגולירן אויך אנדערע צעלולאַרע פונקציעס ווי צעל-טיילונג, צעל-ציקל רעגולאַציע, און ביאָפילם פאָרמאַציע, דערמיט העלפן קאָנטראָלירן די ראַטע פון ​​דעגראַדאַציע. אָבער, אויסנוצן דעם אייגנשאַפט (כעמאָטאַקסיס) פאר עפעקטיווער דעגראַדאַציע ווערט געשטערט דורך עטלעכע פלאַשנעס. די הויפּט שטערונגען זענען: (א) פאַרשידענע פּאַראַלאָגאָוס רעסעפּטאָרן דערקענען די זעלבע קאַמפּאַונדז/ליגאַנדן; (ב) עקזיסטענץ פון אַלטערנאַטיווע רעסעפּטאָרן, ד.ה., ענערגעטישער טראָפּיזם; (ג) באַדייטנדיקע סיקוואַנס אונטערשיידן אין די סענסאָרי דאָמעינען פון דער זעלבער רעסעפּטאָר משפּחה; און (ד) מאַנגל פון אינפֿאָרמאַציע וועגן די הויפּט באַקטיריעלע סענסאָר פּראָטעאינען (אָרטעגאַ עט על., 2017; מאַרטין-מאָראַ עט על., 2018). מאנchmal, די ביאָדעגראַדאַציע פון ​​אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס פּראָדוצירט קייפל מעטאַבאָליטן/צווישנשטעלנדיקע פּראָדוקטן, וואָס קענען זיין כעמאָטאַקטיש פֿאַר איין גרופּע באַקטעריע אָבער אָפּשטויסנדיק פֿאַר אַנדערע, וואָס מאַכט דעם פּראָצעס נאָך מער קאָמפּליצירט. כּדי צו ידענטיפיצירן די אינטעראַקציעס פון ליגאַנדן (אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס) מיט כעמישע רעצעפּטאָרן, האָבן מיר קאָנסטרויִרט כייבריד סענסאָר פּראָטעאינען (PcaY, McfR, און NahY) דורך צונויפֿשמעלצן די סענסאָר און סיגנאַלינג דאָמעינען פון Pseudomonas putida און Escherichia coli, וואָס צילן די רעצעפּטאָרן פֿאַר אַראָמאַטישע זויערן, TCA צווישנשטעלנדיקע פּראָדוקטן, און נאַפטאַלין, ריספּעקטיוולי (Luu et al., 2019).
אונטערן איינפלוס פון נאַפטאַלין און אַנדערע פּאָליציקלישע אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס (PAHs), גייט די סטרוקטור פון דער באַקטיריעלער מעמבראַנע און די אינטעגריטעט פון די מיקראָאָרגאַניזמען דורך באַדייטנדיקע ענדערונגען. שטודיעס האָבן געוויזן אַז נאַפטאַלין שטערט די ינטעראַקציע פון ​​דער אַציל קייט דורך הידראָפאָבישע ינטעראַקציעס, דערמיט פאַרגרעסערט די געשוואָלנקייט און פליסיקייט פון דער מעמבראַנע (Sikkema et al., 1995). כּדי צו קעגנשטעלן דעם שעדלעכן ווירקונג, רעגולירן באַקטיריעס די פליסיקייט פון דער מעמבראַנע דורך ענדערן דעם פאַרהעלטעניש און פעטי זויער קאָמפּאָזיציע צווישן יסאָ/אַנטעיסאָ צווייַג-קייט פעטי זויערן און איזאָמעריזירן סיס-אַנסאַטוראַטעד פעטי זויערן אין די קאָרעספּאָנדירנדיקע טראַנס-יסאָמערן (Heipieper און de Bont, 1994). אין Pseudomonas stutzeri וואָס איז געוואַקסן אויף נאַפטאַלין באַהאַנדלונג, איז די פאַרהעלטעניש פון סאַטשערייטאַד צו אַנאַטוראַטעד פעטי זויער געשטיגן פון 1.1 צו 2.1, בשעת אין Pseudomonas JS150 איז די פאַרהעלטעניש געשטיגן פון 7.5 צו 12.0 (Mrozik et al., 2004). ווען געוואקסן אויף נאַפטאַלין, האָבן אַכראָמאָבאַקטער KAs 3-5 צעלן אויסגעוויזן צעל אַגרעגאַציע אַרום נאַפטאַלין קריסטאַלן און אַ פאַרקלענערונג אין צעל ייבערפלאַך אָפּצאָל (פון -22.5 צו -2.5 mV) באַגלייט דורך ציטאָפּלאַזמיש קאָנדענסאַציע און וואַקואָליזאַציע, וואָס ווייַזט אויף ענדערונגען אין צעל סטרוקטור און צעל ייבערפלאַך פּראָפּערטיעס (מאָהאַפּאַטראַ et al., 2019). כאָטש צעלולאַרע/ייבערפלאַך ענדערונגען זענען גלייך פֿאַרבונדן מיט בעסערער אויפֿנאַם פון אַראָמאַטישע פאַרפּעסטיקונגען, זענען באַטייַטיק ביאָאינזשענירינג סטראַטעגיעס נישט גרינטלעך אָפּטימיזירט געוואָרן. מאַניפּולאַציע פון ​​צעל פאָרעם איז ראַרעלי געניצט געוואָרן צו אָפּטימיזירן ביאָלאָגישע פּראָצעסן (וואָלקע און ניקעל, 2018). דילעשאַן פון גענעס וואָס ווירקן אויף צעל טיילונג פאַראורזאַכט ענדערונגען אין צעל מאָרפאָלאָגיע. דילעשאַן פון גענעס וואָס ווירקן אויף צעל טיילונג פאַראורזאַכט ענדערונגען אין צעל מאָרפאָלאָגיע. אין Bacillus subtilis, איז געוויזן געוואָרן אַז דער צעל סעפּטום פּראָטעין SepF איז ינוואַלווד אין סעפּטום פאָרמאַציע און איז פארלאנגט פֿאַר די ווייטערדיקע טריט פון צעל טיילונג, אָבער עס איז נישט אַן עסענציעל גען. די אויסמעקן פון גענעס וואָס קאָדירן פּעפּטיד גליקאַן הידראָלאַזעס אין Bacillus subtilis האָט רעזולטירט אין צעל פֿאַרלענגערונג, געוואקסענע ספּעציפֿישע וווּקס קורס, און פֿאַרבעסערטע ענזיים פּראָדוקציע קאַפּאַציטעט (Cui et al., 2018).
קאמפארטמענטאליזאציע פון ​​דעם קארבאַריל דעגראַדאַציע וועג איז פארגעשטעלט געוואָרן צו דערגרייכן עפעקטיווע דעגראַדאַציע פון ​​פּסעוודאָמאָנאַס שטאַמען C5pp און C7 (קאַמיני עט על., 2018). עס ווערט פארגעשטעלט אַז קאַרבאַריל ווערט טראַנספּאָרטירט אין דעם פּעריפּלאַזמישן פּלאַץ דורך דעם אויסערן מעמבראַן סעפּטום און/אָדער דורך דיפיוזאַבאַל פּאָרינס. CH איז אַ פּעריפּלאַזמישער ענזיים וואָס קאַטאַליזירט די הידראָליז פון קאַרבאַריל צו 1-נאַפטאָל, וואָס איז מער סטאַביל, מער הידראָפאָביק און מער טאָקסיש. CH איז לאָקאַליזירט אין דעם פּעריפּלאַזם און האט אַ נידעריקע אַפיניטי פֿאַר קאַרבאַריל, אַזוי קאָנטראָלירנדיק די פאָרמירונג פון 1-נאַפטאָל, אַזוי פאַרהיטנדיק זיין אַקיומיאַליישאַן אין סעלז און רידוסינג זיין טאָקסיסיטי צו סעלז (קאַמיני עט על., 2018). דער רעזולטאַט 1-נאַפטאָל ווערט טראַנספּאָרטירט אין דעם ציטאָפּלאַזם אַריבער די ינער מעמבראַן דורך פּאַרטישאַנינג און/אָדער דיפיוזשאַן, און ווערט דערנאָך כיידראָקסילירט צו 1,2-דיהידראָקסינאַפטאַלין דורך דעם הויך-אַפיניטי ענזיים 1NH פֿאַר ווייטערדיקן מעטאַבאָליזאַם אין דעם צענטראַלן טשאַד וועג.
כאָטש מיקראָאָרגאַניזמען האָבן די גענעטישע און מעטאַבאַלישע מעגלעכקייטן צו צעשטערן קסענאָביאָטישע קאַרבאָן קוועלער, איז די כייעראַרקישע סטרוקטור פון זייער נוצן (ד"ה, פּרעפֿערענציעלע נוצן פון פּשוטע איבער קאָמפּלעקסע קאַרבאָן קוועלער) אַ הויפּט שטערונג צו ביאָדעגראַדאַציע. די בייַזייַן און נוצן פון פּשוטע קאַרבאָן קוועלער דאַונרעגיאַלייץ גענעס וואָס קאָדירן ענזימען וואָס צעשטערן קאָמפּלעקסע/נישט-פּרעפֿערירטע קאַרבאָן קוועלער ווי PAHs. א גוט-געשטודירטער בייַשפּיל איז אַז ווען גלוקאָזע און לאַקטאָז ווערן קאָ-געפֿיטערט צו Escherichia coli, ווערט גלוקאָזע גענוצט מער עפֿעקטיוו ווי לאַקטאָז (Jacob און Monod, 1965). Pseudomonas איז געמאלדן געוואָרן צו צעשטערן אַ פֿאַרשיידנקייט פון PAHs און קסענאָביאָטישע קאַמפּאַונדז ווי קאַרבאָן קוועלער. די כייעראַרקי פון קאַרבאָן קוועלער נוצן אין Pseudomonas איז אָרגאַנישע זויערן > גלוקאָזע > אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז (Hylemon און Phibbs, 1972; Collier et al., 1996). אָבער, עס איז אַן אויסנאַם. אינטערעסאַנט, Pseudomonas sp. CSV86 ווייזט אן אייגנארטיגע כייעראַרקישע סטרוקטור וואָס ניצט פּרעפֿערענציעל אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס (בענזאָיק זויער, נאַפֿטאַלין, אאז"וו) אַנשטאָט גלוקאָזע און קאָ-מעטאַבאַליזירט אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס מיט אָרגאַנישע זויערן (באַסו עט על., 2006). אין דעם באַקטעריע, די גענעס פֿאַר דעגראַדאַציע און טראַנספּאָרט פון אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס זענען נישט אַראָפּרעגולירט אפילו אין דער אנוועזנהייט פון אַ צווייטע טשאַד מקור אַזאַ ווי גלוקאָזע אָדער אָרגאַנישע זויערן. ווען געוואקסן אין גלוקאָזע און אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס מעדיום, עס איז באמערקט אַז די גענעס פֿאַר גלוקאָזע טראַנספּאָרט און מעטאַבאָליזאַם זענען אַראָפּרעגולירט, אַראָמאַטישע כיידראָקאַרבאָנס זענען געניצט אין דער ערשטער לאָג פאַסע, און גלוקאָזע איז געניצט אין דער צווייטער לאָג פאַסע (באַסו עט על., 2006; טשאָודהאַרי עט על., 2017). אויף די אנדערע האַנט, די אנוועזנהייט פון אָרגאַנישע זויערן האט נישט אַפעקטירט די אויסדרוק פון אַראָמאַטישן כיידראָקאַרבאָן מעטאַבאָליזאַם, אַזוי דעם באַקטעריע איז געריכט צו זיין אַ קאַנדידאַט שטאַם פֿאַר ביאָדעגראַדאַציע שטודיעס (פאַלע עט על., 2020).
עס איז באַקאַנט אַז כיידראָקאַרבאָן ביאָטראַנספאָרמאַציע קען פאַראורזאַכן אָקסידאַטיוו סטרעס און אַרויפֿרעגולאַציע פֿון אַנטיאַקסאַדאַנט ענזימען אין מיקראָאָרגאַניזמען. נישט-עפֿעקטיווע נאַפֿטאַלין ביאָדעגראַדאַציע סיי אין סטאַציאָנערע פֿאַזע צעלן און סיי אין דער אנוועזנהייט פֿון טאָקסישע פֿאַרבינדונגען פֿירט צו דער פֿאָרמירונג פֿון רעאַקטיווע זויערשטאָף מינים (ROS) (קאַנג עט אַל. 2006). ווײַל נאַפֿטאַלין-דעגראַדירנדיקע ענזימען אַנטהאַלטן אייַזן-שוועבל קלאַסטערס, אונטער אָקסידאַטיוון סטרעס, וועט דאָס אייַזן אין העם און אייַזן-שוועבל פּראָטעאינען ווערן אָקסידירט, וואָס פֿירט צו פּראָטעין אינאַקטיוואַציע. פֿערעדאָקסין-NADP+ רעדוקטאַז (Fpr), צוזאַמען מיט סופּעראָקסייד דיסמוטאַז (SOD), מעדיאַטירט די ריווערסאַבאַל רעדאָקס רעאַקציע צווישן NADP+/NADPH און צוויי מאָלעקולן פֿון פֿערעדאָקסין אָדער פֿלאַוואָדאָקסין, דערמיט אויסזויגנדיק ROS און צוריקשטעלן דאָס אייַזן-שוועבל צענטער אונטער אָקסידאַטיוון סטרעס (לי עט אַל. 2006). עס איז געמאלדן געוואָרן אַז ביידע Fpr און SodA (SOD) אין Pseudomonas קענען ווערן אינדוצירט דורך אָקסידאַטיוו סטרעס, און געוואקסענע SOD און קאַטאַלאַזע אַקטיוויטעטן זענען באמערקט געוואָרן אין פיר Pseudomonas שטאַמען (O1, W1, As1, און G1) בעת וווּקס אונטער נאַפטאַלין-צוגעגעבענע באדינגונגען (Kang et al., 2006). שטודיעס האָבן געוויזן אַז די צוגאב פון אַנטיאַקסאַדאַנץ ווי אַסקאָרביק זויער אָדער פעראַס אייַזן (Fe2+) קען פאַרגרעסערן די וווּקס קורס פון נאַפטאַלין. ווען Rhodococcus erythropolis איז געוואַקסן אין נאַפטאַלין מעדיום, די טראַנסקריפּציע פון ​​אָקסידאַטיוו סטרעס-פֿאַרבונדענע ציטאָכראָם P450 גענעס אַרייַנגערעכנט sodA (Fe/Mn סופּעראָקסייד דיסמוטאַזע), sodC (Cu/Zn סופּעראָקסייד דיסמוטאַזע), און recA איז געוואקסן (Sazykin et al., 2019). קאָמפּאַראַטיווע קוואַנטיטאַטיווע פּראָטעאָמישע אַנאַליז פון פּסעוודאָמאָנאַס צעלן קאָלטיווירט אין נאַפטאַלין האָט געוויזן אַז ופּרעגולאַציע פון ​​פֿאַרשידענע פּראָטעאינען פֿאַרבונדן מיט דער אָקסידאַטיווער סטרעס רעאַקציע איז אַ סטרעס קאָפּינג סטראַטעגיע (הערבסט et al., 2013).
מיקראארגאניזמען זענען געמאלדן געווארן צו פראדוצירן ביאסורפאַקטאַנץ אונטער דער אקציע פון ​​הידראָפאָבישע קוילן-קוואַלן. די סורפאַקטאַנץ זענען אַמפיפילישע אויבערפלאַך-אַקטיווע קאַמפּאַונדז וואָס קענען פאָרמירן אַגראַגאַטן ביי אויל-וואַסער אָדער לופט-וואַסער אינטערפאַסעס. דאָס פּראָמאָווירט פּסעוודאָ-סאָלוביליזאַציע און פאַסילאַטירט די אַדסאָרפּציע פון ​​אַראָמאַטישע כיידראָוקאַרבאַנז, וואָס רעזולטירט אין עפעקטיוו ביאָדעגראַדאַציע (ראַהמאַן עט על., 2002). צוליב די אייגנשאַפטן, ווערן ביאָסורפאַקטאַנץ וויידלי געניצט אין פארשידענע אינדוסטריעס. די צוגאב פון כעמישע סורפאַקטאַנץ אָדער ביאָסורפאַקטאַנץ צו באַקטיריעלע קולטורן קען פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייט און קורס פון כיידראָוקאַרבאָן דעגראַדאַציע. צווישן די ביאָסורפאַקטאַנץ, זענען ראַמנאָליפּידס פּראָדוצירט דורך פּסעוודאָמאָנאַס אַערוגינאָסאַ ברייט געלערנט און קעראַקטעריזירט געוואָרן (היסאַטסוקאַ עט על., 1971; ראַהמאַן עט על., 2002). דערצו, אנדערע טיפן ביאָסורפאַקטאַנץ אַרייַננעמען ליפּאָפּעפּטיידן (מוסינס פון פּסעוודאָמאָנאַס פלואָרעסענס), עמולסיפיער 378 (פון פּסעוודאָמאָנאַס פלואָרעסענס) (ראָזענבערג און ראָן, 1999), טרעהאַלאָזע דיסאַקאַריד ליפּידן פון ראָדאָקאָקוס (ראַמדאַל, 1985), ליטשענין פון באַסילוס (סאַראַסוואַטי און האַלבערג, 2002), און סורפאַקטאַנט פון באַסילוס סובטיליס (זיגמונד און וואַגנער, 1991) און באַסילוס אַמילאָליקעפאַסיענס (זשי עט על., 2017). די שטאַרקע סורפאַקטאַנץ האָבן געוויזן צו רעדוצירן די ייבערפלאַך שפּאַנונג פון 72 דינעס/קמ צו ווייניקער ווי 30 דינעס/קמ, וואָס אַלאַוז פֿאַר בעסער כיידראָקאַרבאָן אַבזאָרפּשאַן. עס איז געמאלדן געוואָרן אַז Pseudomonas, Bacillus, Rhodococcus, Burkholderia און אַנדערע באַקטיריעלע מינים קענען פּראָדוצירן פֿאַרשידענע ראַמנאָליפּיד און גליקאָליפּיד-באַזירטע ביאָסורפאַקטאַנץ ווען זיי וואַקסן אין נאַפטאַלין און מעטילנאַפטאַלין מעדיע (Kanga et al., 1997; Puntus et al., 2005). Pseudomonas maltophilia CSV89 קען פּראָדוצירן עקסטראַסעלולאַר ביאָסורפאַקטאַנט Biosur-Pm ווען זיי וואַקסן אויף אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז ווי נאַפטהאָיק זויער (Phale et al., 1995). די קינעטיק פון Biosur-Pm פאָרמירונג האט געוויזן אַז זיין סינטעז איז אַ וווּקס- און pH-אָפּהענגיק פּראָצעס. עס איז געפֿונען געוואָרן אַז די סומע פון ​​Biosur-Pm פּראָדוצירט דורך סעלז ביי נייטראַל pH איז געווען העכער ווי ביי pH 8.5. סעלז געוואקסן ביי pH 8.5 זענען מער הידראָפאָביק און האָבן געהאַט העכער אַפיניטי פֿאַר אַראָמאַטישע און אַליפאַטיק קאַמפּאַונדז ווי סעלז געוואקסן ביי pH 7.0. אין Rhodococcus spp. N6, העכערע קוילן-שטאף צו שטיקשטאף (C:N) פארהעלטעניש און אייזן באגרענעצונג זענען אפטימאלע באדינגונגען פאר דער פראדוקציע פון ​​עקסטראסעלולארע ביאסורפאַקטאנטן (מוטאליק עט אל., 2008). מען האט פרובירט צו פארבעסערן די ביאסינטעז פון ביאסורפאַקטאנטן (סורפאַקטינס) דורך אפטימיזירן שטאמען און פערמענטאציע. אבער, דער טיטער פון סורפאַקטאנט אין דעם קולטור מעדיום איז נידעריג (1.0 ג/ל), וואס שטעלט פאר א שוועריקייט פאר גרויס-מאסשטאב פראדוקציע (דזשיאַאָ עט אל., 2017; וו עט אל., 2019). דעריבער, זענען גענעטישע אינזשעניריע מעטאדן גענוצט געווארן צו פארבעסערן זיין ביאסינטעז. אבער, זיין אינזשעניריע מאדיפיקאציע איז שווער צוליב דער גרויסער גרייס פון דעם אפעראן (∼25 קב) און קאמפליצירטע ביאסינטעטישע רעגולאציע פון ​​דעם קווארום סענסינג סיסטעם (דזשיאַאָ עט אל., 2017; וו עט אל., 2019). א צאָל גענעטישע אינזשעניריע מאָדיפיקאַציעס זענען דורכגעפירט געוואָרן אין באַצילוס באַקטעריע, דער עיקר אַימעד צו פאַרגרעסערן סורפאַקטין פּראָדוקציע דורך פאַרבייַטן דעם פּראָמאָטער (srfA אָפּעראָן), איבער-עקספּרעסירן דעם סורפאַקטין עקספּאָרט פּראָטעין YerP און די רעגולאַטאָרישע פאַקטאָרן ComX און PhrC (דזשיאַאָ et al., 2017). אָבער, די גענעטישע אינזשעניריע מעטאָדן האָבן בלויז דערגרייכט איין אָדער אַ פּאָר גענעטישע מאָדיפיקאַציעס און האָבן נאָך נישט דערגרייכט קאמערציעלע פּראָדוקציע. דעריבער, ווייטערדיקע שטודיע פון ​​וויסן-באַזירטע אָפּטימיזאַציע מעטאָדן איז נייטיק.
PAH ביאָדעגראַדאַציע שטודיעס ווערן דער הויפּט דורכגעפירט אונטער נאָרמאַלע לאַבאָראַטאָריע באַדינגונגען. אָבער, אין קאַנטאַמאַנייטאַד ערטער אָדער אין קאַנטאַמאַנייטאַד סביבות, פילע אַביאָטישע און ביאָטישע פאַקטאָרן (טעמפּעראַטור, pH, זויערשטאָף, נוטריאַנט אַוויילאַביליטי, סאַבסטראַט ביאָאַוויילאַביליטי, אנדערע קסענאָביאָטיקס, ענד-פּראָדוקט ינכיבישאַן, עטק.) האָבן געוויזן צו ענדערן און השפּעה די דעגראַדאַטיווע קאַפּאַציטעט פון מיקראָאָרגאַניזמען.
טעמפּעראַטור האט אַ באַדייטנדיקע ווירקונג אויף PAH ביאָדעגראַדאַציע. ווי טעמפּעראַטור וואַקסט, פאַרקלענערט זיך די קאָנצענטראַציע פון ​​אויפגעלייזטע זויערשטאָף, וואָס אַפעקטירט דעם מעטאַבאָליזם פון אַעראָבישע מיקראָאָרגאַניזמען, ווייל זיי דאַרפן מאָלעקולאַר זויערשטאָף ווי איינער פון די סאַבסטראַטן פֿאַר אָקסידזשענאַזעס וואָס פירן אויס הידראָקסילאַציע אָדער רינג שפּאַלטונג רעאַקציעס. עס ווערט אָפט באַמערקט אַז העכערע טעמפּעראַטור קאָנווערטירט די עלטערן PAHs אין מער טאַקסישע קאַמפּאַונדז, דערמיט ינכיבאַטינג ביאָדעגראַדאַציע (Muller et al., 1998).
עס איז באמערקט געוואָרן אַז פילע PAH קאָנטאַמינירטע ערטער האָבן עקסטרעמע pH ווערטן, אַזאַ ווי זויער מינע דריינאַדזש קאָנטאַמינירטע ערטער (pH 1-4) און נאַטירלעך גאַז/קוילן גאַזיפיקאַציע ערטער קאָנטאַמינירט מיט אַלקאַליין ליטשאַט (pH 8-12). די באדינגונגען קענען ערנסט אַפעקטירן דעם ביאָדעגראַדאַציע פּראָצעס. דעריבער, איידער מען ניצט מיקראָאָרגאַניזמען פֿאַר ביאָרעמעדיאַציע, איז רעקאָמענדירט צו סטרויערן דעם pH דורך צולייגן פּאַסיק כעמיקאַלן (מיט מיטלמעסיק ביז זייער נידעריק אַקסאַדיישאַן-רעדוקציע פּאָטענציעל) אַזאַ ווי אַמאָוניום סולפֿאַט אָדער אַמאָוניום נייטרייט פֿאַר אַלקאַליין באָדנס אָדער לימינג מיט קאַלסיום קאַרבאָנאַט אָדער מאַגנעזיום קאַרבאָנאַט פֿאַר זויער ערטער (באָולען עט אַל. 1995; גופּטאַ און סאַר 2020).
זויערשטאָף צושטעל צו דער אַפעקטירטער געגנט איז דער ראַטע-לימיטירנדיקער פאַקטאָר פֿאַר PAH ביאָדעגראַדאַציע. צוליב די רעדאָקס באַדינגונגען פון דער סביבה, אין-סיטו ביאָרעמעדיאַציע פּראָצעסן דאַרפן געוויינטלעך זויערשטאָף-אײַנפֿיר פֿון עקסטערנע קוועלער (קערן, לופֿט שפּריצן, און כעמישע צוגאב) (פּאַרדיעק עט אַל., 1992). אָדענקראַנץ עט אַל. (1996) האָבן דעמאָנסטרירט אַז די צוגאב פֿון מאַגנעזיום פּעראָקסייד (אַ זויערשטאָף-פֿרײַלאָזנדיקער פֿאַרבינדונג) צו אַ קאָנטאַמינירטן אַקוויפֿער קען עפֿעקטיוו ביאָרעמעדיירן BTEX פֿאַרבינדונגען. אַן אַנדער שטודיע האָט אויסגעפֿאָרשט די אין-סיטו דעגראַדאַציע פֿון פֿענאָל און BTEX אין אַ קאָנטאַמינירטן אַקוויפֿער דורך אײַנשפּריצן נאַטריום נייטרייט און קאָנסטרויִרן עקסטראַקציע-קוואלן צו דערגרייכן עפֿעקטיווע ביאָרעמעדיאַציע (בעולי און וועב, 2001).