Toxicity of 4-chlorophenol under cometabolic conditionsdepending on the bacterial cell wall structure?

• Autorzy: Greń I. , Hupert-Kocurek K. , Osiecka M. , Guzik U. , Wojcieszyńska D.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

4-chlorophenol belongs to the group of xenobiotics that exhibits their toxicity independently of the environment and kind of organism. This monochlorophenol is found to be very hazardous to various organisms, and still new attempts are made to find the cheapest and the safest way to remove it from the polluted environments. Biological methods using the degradation potential of natural habitants of temporary polluted niches are preferentially used. Since not each organism is able to survive in the presence of even low 4-chlorophenol concentration level the influence of additional source of carbon and energy on its toxicity to bacteria was verified. In this research phenol, benzoate, 4-hydroxybenzoate,3,4-dihydroxybenzoate and glucose were used as the nutritious substrates for Gram-negative Stenotrophomonasmaltophilia KB2 and Gram-positive Planococcus sp. S5 strain. It was found that phenol, benzoate and glucose lowered the toxicity of 4-chlorophenol to Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain while benzoic acids with one or two hydroxyl groups as well as glucose diminished toxic effects of this chlorophenol on the cells of Gram-positive strain Planococcus sp. S5.

PL

4-Chlorofenol jest przedstawicielem grupy ksenobiotyków, które wykazują swoja toksyczność niezależnie od warunków i rodzaju organizmu. Ponieważ ten izomer monochlorofenoli okazuje się być bardzo niebezpieczny dla różnych organizmów, nieustannie podejmowane są próby poszukiwania tanich i bezpiecznych jednocześnie sposób ów jego usuwania ze środowiska. Szczególnym zainteresowaniem cieszą się metody wykorzystujące potencjał degradacyjny typowych mieszkańców, zasiedlających zanieczyszczone tereny. Jednak nie każdy (mikro)organizm jest w stanie przeżyć w obecności nawet bardzo niskich, lecz toksycznych stężeń 4-chlorofenolu. Dlatego przedmiotem badań była ocena poziomu toksyczności 4-chlorofenolu w obecności dodatkowego źródła węgla i energii. W badaniach wykorzystano naturalną zdolność szczepów środowiskowych: gram ujemnego Stenotrophomonas maltophilia KB2 oraz gram dodatniego Planococcus sp. S5 do rozkładu fenolu, benzoesanu, kwasu4-hydroksybenzoesowego oraz kwasu protokatechowego i wzrostu w obecności tych związków aromatycznych. Wykazano, że fenol, benzoesan oraz glukoza (wykorzystana w badaniach jako kontrolny substrat wzrostowy) obniżały toksyczność 4-chlorofenoludla szczepu Stenotrophomonas maltophilia KB2, natomiast kwas benzoesowy i jego badane hydroksylowe pochodne,jak również glukoza, zmniejszały toksyczny efekt 4-chlorofenolu na szczep Planococcus sp. S5.

Słowa kluczowe

EN

4-chlorophenol; cometabolism; growth substrate

PL

4-chlorofenol; kometabolizm; substrat nawozowy

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 5, no. 3
• Strony: 101--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Greń I.

autor

Hupert-Kocurek K.

autor

Osiecka M.

autor

Guzik U.

autor

Wojcieszyńska D.

• Department of Biochemistry, Faculty of Biology and Environment Protection, University of Silesia, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice, Poland,

Bibliografia

• [1] Boyd EM., Killham K., Mehorg A.A.; Toxicity of mono-, di- and tri-chlorophenols to lux marked terrestrial bacteria. Burkholderia species Rasc c2 and Pseudomonas fluorescens. Chemosphere. Vol.43, 2001; p.157-166
• [2] Czaplicka M.; Sources and transformations of chlorophenols in the natural environment. Science of Total Environment, Vol.322, 2004; p.21-39
• [3] Dmitruk U., Zbieć E., Dojlido J.; Występowanie i oznaczanie chlorofenoli w środowisku wodnym (Chlorophenols in water environment). Ochrona środowiska. Vol.28. No.3.2006; p.25-28 (in Polish)
• [4] Farell A., Quilty B.; Substrate-dependent autoaggregation of Pseudonionas putida CP1 during the degradation of mono-chlorophenols and phenol. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, Vol.28, 2002; p.316-324
• [5] Fernandes P., Ferreira B.S., Sampaio Cabral J.M.; Solvent tolerance in bacteria: role of efflux pumps and cross-resistance with antibiotics. International Journal of Antimicrobial Agents. Vol.22, 2003; p.211-216
• [6] Guzik U., Greń I., Wojcieszyńska D, Łabużek S.; Isolation and characterization of a novel strain of Stenotrophomonas maltophilia possessing various dioxygenases for monocyclic hydrocarbon degradation. Brazilian Journal of Microbiology,Vol.40, 2009; p.285-291
• [7] Hollender J., Hopp J., Dott W.; Degradation of 4-chlorophenol via the meta cleavage pathway by Comamonas testosteroni JH5. Applied of Environmental Microbiology. Vol.63, No.11, 1997; p.4567-4572
• [8] Isken S., de Boni J.A.M.; Bacteria tolerant to organic solvents. Extermophiles. Vol.2, 1998; p.229-238
• [9] Łabużek S., Hupert-Kocurek K., Skurnik M.; Isolation and characterisation of new Plamcoccus sp. strain able for aromatic hydrocarbons degradation. Acta Microbiologic Polonica, Vol.52, No.4, 2003; p.395-404
• [10] Pasco N.F., Goonerate R., Daniel R.M., Czollner A., Scott A.J.; Toxicity assessment of chlorophenols using a mediated microbial toxicity assay. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. Vol.88, No.15, 2008; p. 1063-1075
• [11] Sardessai Y., Bhosle S.; Tolerance of bacteria to organic solvents. Research in Microbiology, Vol.153, 2002; p.263-268
• [12] SeguroA., Duque E, Mosqueda G., Ramos J.L., Junker F.; Multiple response of Gram-negative bacteria to organic solvents. Environmental Microbiology. Vol.1, No.3, 1999; p.191-198
• [13] Singer A.C., Crowley D.E., Thompson I.P.; Secondary plant metabolites in phytor mediation and biotransformation. Trends in Biotechnology. Vol.21, 2003; p. 123-130
• [14] Torres S., Pandey A., Castro G.R.; Organic solvent adaptation of Gram positive bacteria: Applications and biotechnological potentials. Biotechnology Advances. Vol.29, 2011; p.442-452
• [15] US Department of Health and Human Service Toxicological profile for chlorophenols (1999) at http://www.atsdr.cdc.gov/ToxProfiles/tp107.pdf Accessed 12 July 2011
• [16] Vaillancourt F.H., Bolin J.T., Eltis L.D.; The ins and outs of ring-cleaving dioxygenases. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, Vol.41, 2006; p. 241-267
• [17] Westerberg K., Elväng A.M., Stackebrandt E., Jansson J.K.; Arthrobacter chlorophenolicus sp. nov., a new species capable of degrading high concentrations of 4-chlorophenol. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, Vol.50, 2000; p. 2083-2092
• [18] Yang Ch.F., Lee C.M.; Enrichment, isolation and characterization of 4-chlorophcnol degrading bacterium Rhizohium sp. 4-CP-20. Biodegradation, Vol. 19, 2008; p. 329-336