1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Микробиология
  4. T. 92, № 3, 2023

Микробиология, 2023, T. 92, № 3, стр. 310-317

Биодеструкция эфиров фталевой кислоты грибом белой гнили Peniophora lycii

О. С. Савинова a, А. В. Шабаев a, Т. В. Федорова a, *

a Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук
119071 Москва, Россия

* E-mail: fedorova_tv@mail.ru

Поступила в редакцию 15.12.2022
После доработки 17.01.2023
Принята к публикации 19.01.2023

Аннотация

Впервые изучена способность гриба белой гнили Peniophora lycii LE-BIN 2142 к деструкции эфиров фталевой кислоты (ЭФК), таких как диэтилфталат (ДЭФ), дибутилфталат (ДБФ), ди(2-этилгексил)фталат (ДЭГФ), диизобутилфталат (ДиБФ) и бутилбензилфталат (ББФ). Показано, что ДЭГФ наиболее эффективно подвергался биодеструкции грибом (более 98% на 6 сут культивирования). Остаточное содержание ДБФ и ДиБФ в культуральной жидкости на 10 сут составляло 17‒18%. ББФ оказался наиболее трудно деградируемым соединением – его остаточное содержание на 10 сут культивирования P. lycii составляло около 40%. ДЭФ был устойчив к биодеструкции и в концентрации 1.5 г/л оказывал токсическое действие: скорость радиального роста гриба на агаризованной среде снижалась в 3 раза по сравнению с контролем, а количество грибной биомассы при жидкофазном глубинном культивировании – примерно в 1.5 раза. В процессе культивирования P. lycii на средах с ЭФК было показано увеличение примерно в 2 раза эстеразной и значительное снижение (в 2‒4 раза) оксидазной активностей по сравнению с контрольной средой без фталатов.

Ключевые слова: биодеструкция, грибы белой гнили, эфиры фталевой кислоты, Peniophora lycii

Список литературы

  1. Савинова О.С., Шабаев А.В., Глазунова О.А., Еремин С.А., Федорова Т.В. Биодеструкция эфиров фталевой кислоты грибами белой гнили // Прикл. биохимия и микробиология. 2022. Т. 58. С. 484‒499.

  2. Savinova O.S., Shabaev A.V., Glazunova O.A., Eremin S.A., Fedorova T.V. Biodestruction of phthalic acid esters by white rot fungi // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. P. 598–612. https://doi.org/10.31857/S0555109922050142

  3. Синицын А.П., Гусаков А.В., Черноглазов В.М. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. М.: Изд-во МГУ, 1995. 224 с.

  4. Шкаева И.Е., Солнцева С.А., Никулина О.С., Николаев А.И., Дулов С.А., Земляной А.В. Токсичность и опасность фталатов // Токсикологический вестник. 2019. Т. 159. № 6. С. 3–9.

  5. Ahmadi E., Yousefzadeh S., Ansari M., Ghaffari H.R., Azari A., Miri M., Nabizadeh A.M.R., Kakavandi B., Ahmadi P., Badi M.Y., Gholami M., Sharafi K., Karimaei M., Ghoochani M., Brahmand M.B., Mohseni S.M., Sarkhosh M., Rezaei S., Asgharnia H., Dehghanifard E., Jafari B., Mortezapour A., Moghaddam V.K., Mahmoudi M.M., Taghipour N. Performance, kinetic, and biodegradation pathway evaluation of anaerobic fixed film fixed bed reactor in removing phthalic acid esters from wastewater // Sci. Rep. 2017. V. 7. 41020. https://doi.org/10.1038/srep41020

  6. Ahuactzin-Perez M., Tlecuitl-Beristain S., García-Davila J., Santacruz-Juárez E., González-Pérez M., Gutiérrez-Ruíz M.C., Sánchez C. Mineralization of high concentrations of the endocrine disruptor dibutyl phthalate by Fusarium culmorum // 3 Biotech. 2018. V. 8. № 42. P. 1–10. https://doi.org/10.1007/s13205-017-1065-2

  7. Akerman-Sanchez G., Rojas-Jimenez K. Fungi for the bioremediation of pharmaceutical-derived pollutants: A bioengineering approach to water treatment // Environ. Adv. 2021. V. 4. 100071. https://doi.org/10.1016/j.envadv.2021.100071

  8. Boll M., Geiger R., Junghare M., Schink B. Microbial degradation of phthalates: biochemistry and environmental implications // Environ. Microbiol. Rep. 2020. V. 12. P. 3–15. https://doi.org/10.1111/1758-2229.12787

  9. Brenelli L.B., Persinoti G.F., Franco Cairo J.P.L. Liberato M.V., Gonçalves T.A., Otero I.V.R., Mainardi P.H., Felby C., Sette L.D., Squina F.M. Novel redox-active enzymes for ligninolytic applications revealed from multiomics analyses of Peniophora sp. CBMAI 1063, a laccase hyper-producer strain // Sci. Rep. 2019. V. 9. 17564. https://doi.org/10.1038/s41598-019-53608-1

  10. Carstens L., Cowan A.R., Seiwert B., Schlosser D. Biotransformation of phthalate plasticizers and bisphenol A by marine-derived, freshwater, and terrestrial fungi // Front. Microbiol. 2020. V. 11. 317. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00317

  11. Chang B.V., Yang C.P., Yang C.W. Application of fungus enzymes in spent mushroom composts from edible mushroom cultivation for phthalate removal // Microorganisms. 2021. V. 9. 1989. https://doi.org/10.3390/microorganisms9091989

  12. Das M.T., Kumar S.S., Ghosh P., Shah G., Malyan S.K., Bajar S., Thakur I.S., Singh L. Remediation strategies for mitigation of phthalate pollution: challenges and future perspectives // J. Hazard. Mater. 2021 V. 409. 124496. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124496

  13. de Souza Machado A.A., Lau C.W., Kloas W., Bergmann J., Bachelier B.J., Faltin E., Becker R., Görlich A.S., Rillig M.C. Microplastics can change soil properties and affect plant performance // Environ. Sci. Technol. 2019. V. 53. P. 6044−6052. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01339

  14. Dutta S., Haggerty D.K., Rappolee D.A., Ruden D.M. Phthalate exposure and long-term epigenomic consequences: a review // Front. Genet. 2020. V. 11. 405. https://doi.org/10.3389/fgene.2020.00405

  15. Gao D., Wen Z. Phthalate esters in the environment: a critical review of their occurrence, biodegradation, and removal during wastewater treatment processes // Sci. Total Environ. 2016. V. 541. P. 986–1001.

  16. González-Márquez A., Ahuactzin-Pérez M., Sánchez C. Lentinula edodes grown on di(2-ethylhexyl)phthalate-containing media: mycelial growth and enzyme activities // BioResources. 2015. V. 10. P. 7898–7906. https://doi.org/10.15376/biores.10.4.7898-7906

  17. Hofmann U., Schlosser D. Biochemical and physicochemical processes contributing to the removal of endocrine-disrupting chemicals and pharmaceuticals by the aquatic ascomycete Phoma sp. UHH 5-1-03 // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2016. V. 100. P. 2381–2399. https://doi.org/10.1007/s00253-015-7113-0

  18. Hwang S., Choi H.T., Song H. Biodegradation of endocrine-disrupting phthalates by Pleurotus ostreatus // J. Microbiol. Biotechnol. 2008. V. 18. P. 767–772.

  19. Li H., Dai Q., Yang M., Li F., Liu X., Zhou M., Qian X. Unraveling consequences of soil micro- and nano-plastic pollution on soil-plant system: implications for nitrogen (N) cycling and soil microbial activity // Chemosphere. 2020. V. 260. 127578. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127578

  20. Ma J., Yue H., Li H., Zhang J., Zhang Y., Wang X., Gong S., Liu G. Selective delignification of poplar wood with a newly isolated white‑rot basidiomycete Peniophora incarnata T‑7 by submerged fermentation to enhance saccharification // Biotechnol. Biofuels. 2021. V. 14. P. 135. https://doi.org/10.1186/s13068-021-01986-y

  21. Moiseenko K.V., Glazunova O.A., Shakhova N.V., Savinova O.S., Vasina D.V., Tyazhelova T.V., Psurtseva N.V., Fedorova T.V. Fungal adaptation to the advanced stages of wood decomposition: insights from the Steccherinum ochraceum // Microorganisms. 2019. V. 7. 527. https://doi.org/10.3390/microorganisms7110527

  22. Naveen K.V., Saravanakumar K., Zhang X. Anbazhagan K., Wang M. Impact of environmental phthalate on human health and their bioremediation strategies using fungal cell factory – a review // Environ. Res. 2022. V. 214. 113781. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113781

  23. Savinova O.S., Shabaev A.V., Glazunova O.A. et al. Benzyl butyl phthalate and diisobutyl phthalate biodegradation by white-rot fungus Trametes hirsuta // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. Suppl. 1. P. S113‒S125. https://doi.org/10.1134/S0003683822100118

  24. Shabaev A.V., Moiseenko K.V., Glazunova O.A. Savinova O.S., Fedorova T.V. Comparative analysis of Peniophora lycii and Trametes hirsuta exoproteomes demonstrates “Shades of Gray” in the concept of white-rotting fungi // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. 10322. https://doi.org/10.3390/ijms231810322

  25. Suárez-Segundo J.L., Vazquez-Lopez D., Torres-Garcia J.L., Ahuactzin-Perez M., Montiel-Martínez N., Tlecuitl-Beristain S., Sánchez C. Growth of colonies and hyphal ultrastructure of filamentous fungi grown on dibutyl phthalate and di(2-ethylhexyl)phthalate // Revista Mexicana de Ingeniería Química. 2013. V. 12. P. 499–504.

  26. Tang Y., Zhang Y., Jiang L., Yang C., Rittmann B.E. Enhanced dimethyl phthalate biodegradation by accelerating phthalic acid di-oxygenation // Biodegradation. 2017. V. 28. P. 413–421. https://doi.org/10.1007/s10532-017-9805-x

  27. Tran H.T., Lin C., Bui H.-T., Nguyen M.K., Cao N.D.T., Mukhtar H., Hoang H.G., Varjani S., Ngo H.H., Nghiem L.D. Phthalates in the environment: characteristics, fate and transport, and advanced wastewater treatment technologies // Bioresour. Technol. 2022. V. 344. 126249. https://doi.org/10.1128/jcm.02479

  28. Weaver J.A., Beverly B.E.J., Keshava N. Mudipalli A., Arzuaga X., Cai C., Hotchkiss A.K., Makris S.L., Yost E.E. Hazards of diethyl phthalate (DEP) exposure: a systematic review of animal toxicology studies // Environ. Int. 2020. V. 145. 105848. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105848

  29. Zhao F., Wang P., Lucardi R.D., Su Z., Li S. Natural sources and bioactivities of 2,4-di-tert-butylphenol and its analogs // Toxins. 2020. V. 12. 35. https://doi.org/10.3390/toxins12010035

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Микробиология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал