Cloning of Two Gene Clusters Involved in the Catabolism of 2,4-Dinitrophenol by <i>Paraburkholderia</i> sp. Strain KU-46 and Characterization of the Initial DnpAB Enzymes and a Two-Component Monooxygenase DnpC1C2
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Besides an industrial pollutant, 2,4-dinitrophenol (DNP) has been used illegally as a weight loss drug that had claimed human lives. Little is known about the metabolism of DNP, particularly among Gram-negative bacteria. In this study, two non-contiguous genetic loci of Paraburkholderia (formerly Burkholderia ) sp. strain KU-46 genome were identified and four key initial genes ( dnpA , dnpB , and dnpC1C2 ) were characterized to provide molecular and biochemical evidence for the degradation of DNP via the formation of 4-nitrophenol (NP), a pathway that is unique among DNP utilizing bacteria. Reverse transcription PCR analysis indicated that the dnpA gene encoding the initial hydride transferase (28 kDa), and the dnpB gene encoding a nitrite-eliminating enzyme (33 kDa), are inducible by DNP and the two genes are organized in an operon. Purified DnpA and DnpB from overexpression clones in Escherichia coli effected the transformation of DNP to NP via the formation of hydride-Meisenheimer complex of DNP. The function of DnpB appears new since all homologs of DnpB sequences in the protein database are annotated as putative nitrate ABC transporter substrate-binding proteins. The gene cluster responsible for the degradation of DNP after NP formation was designated dnpC1C2DXFER. DnpC1 and DnpC2 were functionally characterized as the respective FAD reductase and oxygenase components of the two-component NP monooxygenase. Both NP and 4-nitrocatechol were shown to be substrates, producing hydroquinone and hydroxyquinol, respectively. Elucidation of the hqdA1A2BCD gene cluster allows the delineation of the final degradation pathway of hydroquinone to ß-ketoadipate prior to its entry to the tricarboxylic acid cycle. Importance This study fills a gap in our knowledge and understanding of the genetic basis and biochemical pathway for the degradation of 2,4-dinitrophenol (DNP) in Gram-negative bacteria, represented by the prototypical Paraburkholderia sp. strain KU-46 that metabolizes DNP through the formation of 4-nitrophenol, a pathway unseen by other DNP utilizers. The newly cloned genes could serve as DNA probes in biomonitoring as well as finding application in new biocatalyst development to access green chemicals. By and large, knowledge of the diverse strategies used by microorganisms to degrade DNP will contribute to the development of bioremediation solutions since DNP is an industrial pollutant used widely in the chemical industry for the synthesis of pesticides, insecticides, sulfur dyes, wood preservatives, and explosives, etc. (119 words)
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».