六氯-1,3-丁二烯在Dehalococcoides中的共代谢脱氯机制

有相关研究人员通过探究持久性有机污染物六氯-1,3-丁二烯（HCBD）的微生物还原脱氯，发现卤代有机物对脱卤呼吸菌电子传递链上关键功能酶的不同影响将导致其脱卤行为的差异，并由此提出通过结合传统培养和体外酶活测试的方式快速筛选出具备目标卤代有机物代谢能力的脱卤呼吸菌，为微生物还原脱卤研究提供了新的筛菌策略。

相关研究

本研究采用四氯乙烯（PCE）培养的脱卤混菌进行HCBD的脱卤活性筛选，发现Dehalococcoides能够通过共代谢的方式将HCBD脱氯至（E）-1,1,2,3,4-五氯丁二烯，（Z,E）-1,2,3,4-四氯丁二烯和（E）-1,2,3-三氯丁二烯。HCBD对Dehalococcoides中ATPase的活性抑制是其共代谢脱氯的原因。而一溴二氯甲烷(BDCM)由于对Dehalococcoides中氢化酶(Hase)具有抑制性，只在脱卤酶(RDase)体外酶活（in vitro）实验中具有脱卤活性。该研究发现，卤代有机物不同的微生物还原脱卤现象和其对脱卤呼吸菌电子传递链上功能酶的影响有关。基于此，本研究提出了四步筛菌法，即通过PCE培养的脱卤菌依次进行RDase、Hase和ATPase水平上的in vitro测试，快速筛选出能够代谢目标卤代有机物的脱卤呼吸菌。

研究结果

本研究将典型脱卤呼吸菌电子传递过程和不同脱卤现象相联系，发现卤代有机物对电子传递链上不同功能酶的影响将导致其脱卤行为的差异：以PCE为例，在这类卤代有机物的脱卤过程中电子能够顺利通过Hase到达RDase，并和产能环节耦合，给细胞生长提供能量；以HCBD为例的卤代有机物由于影响ATP产能环节，导致电子传递过程无法有效和能量产生过程耦合，使细胞无法获得生长所需的能量；以BDCM为例的卤代有机物由于抑制Hase活性，导致在活菌培养体系中必要的电子传递受阻，卤代有机物无法被脱卤，而在in vitro测试中，由于脱卤无需电子传递而直接发生在脱卤酶上，故而可以进行脱卤。

代谢型、共代谢型和仅RDase水平上具有活性的脱卤机制

基于该模型，本研究还提出了四步筛菌法，即首先利用PCE进行预培养使脱卤菌富集，随后采用目标卤代有机物对富集后的脱卤菌依次进行RDase、Hase和ATPase水平上的in vitro测试，若脱卤菌在RDase水平上能够将目标物质脱卤，且其Hase和ATPase没有受到抑制，则为能够代谢目标卤代物的脱卤呼吸菌。