Родококки как перспективные биодеструкторы фармполлютантов
Year: 2024
Type: conference-paper
Abstract: Фармацевтически активные соединения входят в перечень недавно признанной группы эмерджентных загрязнителей, повсеместно детектируемых в водных и наземных экосистемах [1–3]. Основные источники поступления фармвеществ в окружающую среду − муниципальные и промышленные сточные воды, стоки с животноводческих ферм, сельскохозяйственных полей и предприятий аквакультуры, неэффективная утилизация фармацевтических отходов, нерациональное потребление медикаментов населением. Несмотря на относительно низкие уровни (от нескольких нг/л до сотен мкг/л) присутствия в среде, фармсоединения оказывают выраженные негативные эффекты на живые организмы, способствуют распространению антибиотикорезистентности, а также участвуют в дестабилизации экосистем [3, 4]. В связи с этим актуальна разработка эффективных технологий нейтрализации и детоксикации фармполлютантов.На фоне острых социально-экономических и экологических проблем (изменение климата, катастрофическое сокращение биоразнообразия, чрезмерная эксплуатация природных ресурсов, нехватка продовольствия и чистой питьевой воды, возрастающее загрязнение окружающей среды) очевидным является переход к биоэкономике – экономике, основанной на использовании возобновляемого биологического сырья [5, 6]. Активно внедряются инновационные ферментативные и цельноклеточные микробные системы для очистки сточных вод и биоремедиации антропогенно загрязненных территорий. Одной из биотехнологически значимых групп микроорганизмов, способных к окислению и полной деградации широкого спектра органических соединений, являются актиномицеты рода Rhodococcus (класс Actinomycetia, порядок Corynebacteriales, семейство Nocardiaceae) [7]. Катаболическая гибкость, уникальные ферментативные возможности, широкая субстратная ориентированность, характерный комплекс стратегий выживания определяют повсеместное распространение и доминирующую роль родококков в процессах естественного очищения техногенно нарушенных экосистем [8−10].На примере нестероидных противовоспалительных средств (НПВС), наиболее часто детектируемых в окружающей среде, изучена кинетика и механизмы процессов метаболизации этих фармацевтических загрязнителей с использованием родококков из Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов (акроним коллекции ИЭГМ, номер 285 во Всемирной федерации коллекций культур, www.iegmcol.ru, реестровый номер Уникальной научной установки 73559, имеет статус Центра коллективного пользования, http://www.ckp-rf.ru/ckp/480868/). C помощью системы совмещенного атомно-силового и конфокального лазерного сканирования выявлены изменения морфометрических параметров и физико-химических свойств клеточной поверхности родококков при раздельном и совместном воздействии фармполлютантов (диклофенака, ибупрофена, напроксена, кетопрофена, мелоксикама, в частности); методом высокоточной респирометрии исследована физиология ключевых биоокислителей; в результате проведенного биоинформатического анализа геномов R. erythropolis ИЭГМ 767, R. ruber ИЭГМ 231 изучены функциональные гены биодеградации экотоксикантов, а также роль антиоксидантных ферментов в адаптации родококков к фармполлютантному стрессу; расшифрованы пути биодеструкции фармполлютантов и обнаружены новые метаболиты с выраженной биоактивностью; получена серия работающих прототипов биокатализаторов с высокой функциональной стабильностью при многократном (до 5 последовательных циклов) использовании и хранении в течение 6 и более месяцев. Разработанные биокатализаторы перспективны для использования в процессах доочистки сточных вод предприятий фармацевтического профиля, а также для утилизации опасных фармацевтических отходов.
Language: Russian
Subfield: Pollution
Field: Environmental Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W4405482602