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Mineralização da atrazina pela estirpe Pseudomonas sp. ADP Avançado

Publicado em 18/11/2005 

Mineralização da atrazina por Pseudomonas sp. ADP

De entre os organismos descritos na literatura com capacidade para mineralizar a atrazina, a estirpe Pseudomonas sp ADP (de Atrazine Degrading Pseudomonas), não patogénica, isolada por Mandelbaum et al. (1995) Link externo a partir de um local onde ocorreu um derrame de herbicidas, é o microrganismo de referência para este processo degradativo (Fig. 1A).

A mineralização de atrazina por Pseudomonas sp. ADP envolve a formação de ácido cianúrico e a sua consequente transformação em CO2 e amónia (Mandelbaum et al., 1995 Link externo). A conversão da atrazina em ácido cianúrico ocorre através de três passos enzimáticos, catalisados pelas enzimas AtzA, AtzB e AtzC (Wackett et al., 2002 Link externo) (Fig 1B). A enzima AtzA, codificada pelo gene atzA, apresenta actividade de desalogenação convertendo a atrazina em hidroxiatrazina, o primeiro intermediário da via de degradação (de Sousa, 1996 Link externo). A hidroxiatrazina é depois convertida em N-isopropilamelida através da remoção da cadeia lateral etilamino, catalisada pela enzima hidroxiatrazina etilaminohidrolase (AtzB), produto do gene atzB (Boudy-Mills et al., 1997 Link externo). O terceiro passo enzimático da via de degradação de atrazina em Pseudomonas sp. ADP é catalisado pela enzima N-isopropilamelida isopropilaminohidrolase (AtzC), codificada pelo gene atzC (Sadowsky et al., 1998 Link externo). A enzima AtzC converte N-isopropilamelida a ácido cianúrico e N-isopropilamina. Na via de degradação da atrazina por Pseudomonas sp. ADP o ácido cianúrico é depois metabolizado a NH3 e CO2 pela acção de três enzimas; AtzD, AtzE e AtzF (Wackett et al., 2002 Link externo). A enzima ácido cianúrico hidrolase (AtzD), codificada pelo gene atzD,  converte ácido cianúrico em biureto, que pela acção da enzima biureto hidrolase (AtzE) é convertido a alofanato. O alofanato é depois hidrolisado a NH3 e CO2 pela alofanato hidrolase (AtzF) (Shapir et al., 2005 Link externo). Em Pseudomonas sp. ADP os genes da via de degradação de atrazina estão presentes num megaplasmídeo natural, autotransmissível, pADP-1 (Wackett et al., 2002 Link externo ; Martinez et al., 2001 Link externo) (Fig 1C).

A análise da sequência nucleotídica de pADP-1 demonstrou que os genes envolvidos nos passos iniciais do catabolismo da atrazina, atzA, atzB e atzC encontram-se localizados em regiões distintas do plasmídeo e que, por outro lado, os genes, atzD, atzE e atzF, estão organizados numa estrutura operónica (atzDEF) (Fig 1C).

No que se refere à regulação da via de mineralização de atrazina por Pseudomonas sp. ADP, a ausência de sequências regulatórias a montante dos genes atzA, atzB e atzC no plasmídeo pADP-1 (Martinez et al., 2001 Link externo), bem como os estudos de expressão genética destes mesmos genes (Devers et al., 2004 Link externo), sugerem que os passos iniciais da via são de natureza constitutiva. Por outro lado, García-González et al. (2005) Link externo , demonstraram que a expressão do operão da degradação do ácido cianúrico, atzDEF, está sujeita a uma dupla regulação, na qual estão envolvidos dois sinais distintos, os níveis de azoto na célula e a presença do substrato ácido cianúrico (indutor). O modelo proposto por estes autores para a regulação da expressão do operão atzDEF sugere o envolvimento de um complexo circuito de regulação, no qual estão envolvidas duas proteínas reguladoras de famílias diferentes, AtzR e NtrC, e o factor sigma alternativo σN.

atrazina

Figura 1. A- Cultura de Pseudomonas sp. ADP em meio sólido. Em redor da cultura é possível visualizar a presença de um halo, indicativo da degradação da atrazina, fornecida como única fonte de azoto (1000 mg/l) (Adaptado de Mandelbaum et al., 1995). B- Via catabólica conducente à degradação completa da atrazina (Martinez et al., 2001). C- Mapa físico do plasmídeo pADP-1, que alberga os genes atz, necessários à degradação da atrazina (Wackett et al., 2002). Operão mer, alberga genes envolvidos na degradação do mercúrio; oriV, origem de replicação.

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