Bước đầu nghiên cứu tinh enzym dehalogenase từ chủng vi sinh vật phân lập Việt Nam Nguyễn Đàm Lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm; Mã số 60 42 01 14 Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Quang Huy Năm bảo vệ: 2014 Keywords Sinh học; Sinh học thực nghiệm; Enzym; Vi sinh vật; enzym dehalogenase Content MỞ ĐẦU Nhóm hợp chất halogen nhóm hợp chất ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp, y học… Bên cạnh lợi ích to lớn việc sử dụng cách tràn lan khơng có biện pháp xử lý triệt để gây hậu nghiêm trọng đến môi trường, hệ sinh thái sức khỏe người Việc sử dụng phương pháp vật lý, hóa học để giải tình trạng nhiễm gây hợp chất halogen cho hiệu cao nhiên đòi hỏi cơng nghệ đại, chi phí cao vấn đề hậu xử lý sản phẩm tạo thành Phương pháp sinh học sử dụng chủng vi sinh vật có khả phân giải hợp chất halogen đánh giá hướng nghiên cứu có tiềm cao khơng cho hiệu cao mà thân thiện với mơi trường, tốn mang tính bền vững Trong tự nhiên tồn số nhóm vi sinh vật có khả sử dụng hợp chất halogen làm nguồn cung cấp cacbon trì hoạt động sống, chúng chuyên hóa hợp chất halogen từ dạng độc hại trở thành dạng khơng độc với môi trường sinh thái người Việt Nam nước sản xuất nơng nghiệp, với điều kiện khí hậu phù hợp cho phát triển trồng hội cho lây lan nhiều loại sâu bệnh, cỏ dại Để hạn chế phát triển lây lan sâu bệnh, cỏ dại hàng năm sử dụng lượng lớn thuốc bảo vệ thực vật có nhóm hợp chất halogen Việc sử dụng hợp chất lại biện pháp kiểm sốt gây tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sinh thái môi trường sức khỏe người Ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu việc ứng dụng vi sinh vật có khả phân giải hợp chất halogen để giải ô nhiễm môi trường, việc ứng dụng vi sinh vật tự nhiên để giải nhiễm mơi truờng mẻ, tiềm phương pháp sinh học nhiều đồng thời để tiếp tục phát triển đề tài thực trước chúng tơi tiến hành thực đề tài: “BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TINH SẠCH ENZYM DEHALOGENASE TỪ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM” với mục tiêu phân lập vi sinh vật có hoạt tính phân giải hợp chất clo sở chủng tuyển chọn bước đầu nghiên cứu tinh enzym có khả phân hủy hợp chất có chứa clo Việt Nam Reference TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Đào Hùng Cường, Nguyễn Minh Thiên, Nguyễn Trần Nguyên (2008), ―Nghiên cứu xác định số hợp chất clo nước mặt, đất thuộc địa bàn thành phố Đà Nẵng‖, Tạp chị Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, 6(29), tr 57-58 A9 Kiều Hữu Ảnh (2006), Giáo trình vi sinh vật học phần 1, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 81-82 (36) Lê Bảo Hưng (2012), ―Nghiên cứu điều kiện phân tích hợp chất hữu clo PCB mẫu môi trường phương pháp GC-MS‖, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 39 Ngơ Thị Kim Tốn (2012), Nghiên cứu phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật ứng dụng xử lý nước thải giàu nitơ, photpho, luận văn thạc sỹ sinh học thực nghiệm, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 46-47 (56) Nguyễn Bá Hữu, Đàm Thúy Hằng, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà (2007), ―Xác định cấu trúc tập đoàn vi khuẩn khử loại clo Dehalococcoides mẫu bùn hồ khu vực nhiễm chất diệt cỏ/dioxin sân bay Đà Nẵng kỹ thuật PCR-DGGE‖, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, 16, tr 41-45 Nguyễn Thị Kim Cúc; Phạm Việt Cường; Nguyễn Thị Tuyết Mai (2000), ―Một số tính chất vi khuẩn phân huỷ methyl parathion phân lập từ mẫu đất Hà Nội‖, Hội nghị sinh học quốc gia: Những vấn đề nghiên cứu sinh học, Hà Nội, 29-34 Nguyễn Tuấn Khanh (2010), Đánh giá ảnh hưởng sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đến sức khỏe người chuyên canh chè Thái Nguyên hiệu biện pháp can thiệp, luận án tiến sỹ Y học, trường Đại học Thái Nguyên (G) Phan Tuấn Nghĩa (2012), Giáo trình hóa sinh học thực nghiệm, Nxb Giáo Dục Việt Nam Tr 38-40 (40) Trần Thị Vân Thi (2007), ―Đánh giá tồn dư tích lũy hợp chất nhiễm chứa clo khó phân hủy vùng cửa sông đầm phá Thừa Thiên Huế, miền Trung Việt Nam‖, Báo cáo Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á, ĐHQGHN A8 10 Trần Thúy Hằng (2011), Phân lập, nghiên cứu đặc điểm sinh học số chủng vi sinh vật có khả tạo màng sinh vật (biofilm) Việ tNam, luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (55) 11 Hà Minh Trung (2000), Nghiên cứu ảnh hưởng hoá chất độc hại dùng nông nghiệp tới sức khoẻ người, biện pháp khắc phục, Viện Bảo Vệ Thực Vật, 1-3 Tiếng Anh 12 (1987), ―Dalapon health advisory office of drinking water‖, U.S Environmental protection agency, 1-12 13 (2008), ―Pesticides‖, Children's Health and the Environment 14 Bergmann JG , John S (1957), ―Determination of trace amounts of chlorine in naphtha‖, Analytical Chemistry, 29 (2), pp 241–243 15 Dwivedi AH and Pande UC (2011), ―Photochemical degradation of halogenated compounds: A review‖, Scientific reviewsand Chemical Communications: 2(1), 41- 65 16 Eleanor KM, Berry AN and Skinner AJ (1978), ―Degradation of the selective herbicide 2,2-Dichloropropionate (Dalapon) by a soil bacterium‖, JournalofGeneralMicrobiology110, 39-45 17 Fahrul ZH and Ronald C (2012), ―Degradation of millimolar concentration of the herbicide dalapon (2,2-Dichloropropionic acid) by rhizobium sp isolated from soil‖, Biotechnol & Biotechnol, 26(4), pp 3106-3107 18 Fetzner S and Ligens F, 1994.―Bacterial dehalogenases: Biochemistry, genetics, and biotechnological application‖,Microbiol.Rev 58 (4):641-685 19 Gordon WG (1994), "Natural Organohalogens—Many More Than You Think!" Journal of Chemical Education 71(11): 907–911 20 Greaves MP, Davies HA, Marsh JA, Wingfield GI (1981), ―Effects of pesticides on soil microflora using dalapon as an example‖ Arch Environ Contam Toxicol, 10(4):437-49 21 Hamid A, Hamdan S, Ariffin SHS, and Huyop F (2010), ―Molecular prediction of dehalogenase producing microorganism using 16S DNA analysis of 2,2- dichloropropionate degrading bacterium isolated from volcanic soil‖, Journal of Biological Sciences, Vol 10, pp 190-199 22 Hardman DJ and JH Slater (1981), ―Dehalogenases in soil bacteria‖, J Gen Microbiol., pp 117-128 23 Hareland WA, Crawford RL, Chapman, PJ and Dagley S (1975) ―Metabolic function and properties of a 4-hydroxyphenyl acetic acid 1-hydroxylase from Pseudomonasacidovorans‖ JournalofBacteriology121, 272-285 24 Hirsch P, Alexander M (1960), ―Microbial decomposition of halogenated propionic and acetic acids‖, Can J Microbial, 6, pp 241-249 25 Iwaji I, Satori U, Takejiro O (1952), ―New colorimetric determination of chloride using mercuric thiocyanate and ferric ion‖, Bulletin of The Chemical Society of Japan, 25(3): pp 226-226 26 Janssen DB, Dinkla IJ, Poelarends GJ, and Terpstra P (2005), ―Bacterial degradation of xenobiotic compounds: evolution and distribution of novel enzyme activities‖, Environ Microbiol 7:1868–1882 27 Jensen HL, Gemmell CG (1964) ―Some studies on trichloroacetate-decomposing soil bacteria‖ ArchivfürMikrobiologie, 48:386-392 28 Jing NH, Sulaiman FH, Wahab RA, Pakingking JR & Huyop F (2008) ―Purification and properties of a non-stereospecific dehalogenase enzyme E (DehE) from Methylobacterium sp HJ1‖ African Journal of Microbiology Research, 2(7), 187-191 29 John H Montgomery(1997), Agrochemicals Desk Reference, 2nd , CRC Press, USA, pp: 126 30 Kimura M (1980), ―A simple method for estimating evolutionary rate of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences‖, J Mol Evol 16: 111120 31 Magee LA and Colmer AR (1959), ―Decomposition of 2,2-dichloropropionic acid by soil bacteria‖ CanadianJournalofMicrobiology, 5, pp 255-260 32 Marzorati M, Balloi A, Ferra F, Corallo L, Carpani G, Lieven W, Verstraete W Daffonchio D ( 2010), ―Bacterial diversity and reductive dehalogenase redundancy in a 1,2 dichloroethane degrading bacterial consortium enriched from a contaminated aquifer‖, Microbial Cell Factories 9:12 33 McKernan WT, Ashley LT, Ruder DL, Butler AM, Petersen MA (2008), MR, Hein MJ, Forrester ―Biological exposure CL, Sanderson assessment to tetrachloroethylene for workers in the dry cleaning industry‖, Environmental Health, pp 1186-1476 34 Mesri S, Wahab RA, Huyop F (2009) ― Degradation of 3-Chloropropionic Acid (3CP) by Pseudomonas sp B6P Isolated from a Rice Paddy Field‖,Ann.Microb, 59(3): 447451 35 Mona KM, Parisa KM(2013 ), ―Review of Isolation of Potential Dehalogenase Marine Bacteria that can Degrade 2,2 -chloropropionate (2,2-DCP)‖, Journal of Academic and Applied Studies, Vol 3(11), pp 45-64 36 Motosugi K, Esaki N, Soda K (1982) ―Purification and properties of 2haloacid dehalogenase from P Putida‖,Agric Biol Chem, 46:837 – 838 37 Mowafy AM, Kurihara T, Kurata A, Uemura T, Esaki N (2010), ―2-haloacrulate Hydratase, a new class of flavoenzyme that catalyzes the addition of water to the substrate for dehalogenation‖,Appl Environ Microbiol, 76(18), pp 6032-6037 38 Niki Gupta (2009), Chlorine in Medicine, India 39 Parin DS, Shailesh RD (2012), ―Enzymatic degradation of textile dye Reactive Orange 13 by newly isolated bacterial strain Alcaligenes faecalis PMS-1‖, International Biodeterioration & Biodegradation vol 69, 41-50 40 Poland A, Greenlee WF, Kende AS (1979), ―Studies on the mechanism of action of the chlorinated dibenzo-p-dioxins and related compounds‖, Ann N Y Acad Sci., 31, pp 214– 230 41 Roslan DD, Gicana RG, Lamis RJ, Rolando VP, and Huyop F (2011), ―Isolation of bacteria from volcanic area gunung Sibayak and molecular analysis of 2,2Dichloropropionic acid degrading bacteria using 16S rDNA‖, Empowering Science, Technology and Innovation TowardsaBetter Tomorrow, pp 740-749 42 Saitou N & Nei M (1987), The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees, Mol Biol Evol 4: 406-425 43 Sakiyama Y, Nguyen, KNT, Nguyen MG, Miyadoh S, Duong VH & Ando K (2009), ―Kineosporiababensis sp in nov., isolated from plant litter Vietnam‖, Int J Syst Evol Microbiol 59, 550-554 44 Schwarze R, Brokamp A, Schmidt FRJ (1997), ―Isolation and characterization of dehalogenases from 2,2-Dichloropropionate degrading soil bacteria‖, Currentmicrobiology 34, 103-109 45 Stringfellow JM, Cairns SS, Cooper RA (1997), ―Haloalkanoate dehalogenase I1 (DehE) of a Rhizobium sp Molecular analysis of the gene and formation of carbon monoxide from trihaloacetate by the enzyme‖, Eur J Biochem, (250), 789-793 46 Thompson JD, Gibson TJ, Plewniak F, Jeanmougin F & Higgins DG (1997), The CLUSTAL_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tool, Nucleic Acids Res 25: 4876-4882 47 Vinyl Environmental Council (2007), PVC Leads Climate Change Mitigation and Risk Reduction for Sustainable Development, Japan 48 Wen YW and Fahrul H (2012), ―Molecular identification and characterization of Dalapon-2,2-dichloropropionate (2,2-DCP) degrading bacteria from a rubber estate agricultural area‖, AfricanJournalofMicrobiologyResearch 6(7), 1520-1526 49 Widehem P, Aït-Aïssa S, Tixier C, Sancelme M, Veschambre H, Truffaut N (2002), ―Isolation, characterization and diuron transformation capacities of a bacterial strain Arthrobacter sp N2‖, Chemosphere, 46(4):527-34 50 Wong WY and Huyop F (2011) “Characterization of a Labrys sp strain Wy1 able to utilize 2,2-dichloropropionate (2,2-DCP) as sole source of carbon‖, African Journal of Microbiology Research5, pp 3282-3288 51 Yadav JS and Reddy CA (1993), ―Mineralization of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and mixtures of 2,4-D and 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid by Phanerochaetechrysosporium”, Applied and Environmental Microbiology, 59: 29042908 Website 52 http://baohoabinh.com.vn/28/73885/ 53 http://vietbao.vn/Khoa-hoc/ 54 http://vea.gov.vn/ 55 http://vi.swewe.net/word_show.htm/?130999_1&Alcaligenes_faecalis 56 http://www.who.int/ceh/capacity/Pesticides.pdf 57 http://www.eurochlor.org/media/70861/2013-annualreview-final.pdf 58 http://tailieuhoctap.vn/chi-tiet-sach/212-nganh-khoa-hoc-ky-thuat/khoa-hoc-moitruong/773047-mot-so-anh-huong-cua-san-xuat-nong-nghiep-toi-moi-truong-va-sinhvat 59 http://eia.vn/VBPL/QCVN/QCVN15.doc 60 http://mtvinaxanh.vn/Giai-phap/XL-nuoc-thai/Cac-bien-phap-xu-ly-dat-bi-o-nhiemthuoc-bao-ve-thuc-vat/5-31c31.html 61 http://water.epa.gov/drink/contaminants/basicinformation/dalapon.cfm 62 http://www.bio-protocol.org/wenzhang.aspx?id=80 63.http://www.btk.fi/fileadmin/Page_files/proteomics/PDFfiles/Protocols/Coomassie_Blue_st aining_version_W.01.pdf 64 http//suckhoedoisong.vn/2010060404122443p0c14/thuoc-bao-ve-thuc-vat-dang-hoa-chatloi-it-hai-nhieu.htm ... NGHIÊN CỨU TINH SẠCH ENZYM DEHALOGENASE TỪ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN LẬP TẠI VI T NAM với mục tiêu phân lập vi sinh vật có hoạt tính phân giải hợp chất clo sở chủng tuyển chọn bước đầu nghiên cứu. .. cáo Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á, ĐHQGHN A8 10 Trần Thúy Hằng (2011), Phân lập, nghiên cứu đặc điểm sinh học số chủng vi sinh vật có khả tạo màng sinh vật (biofilm) Vi tNam, luận văn thạc... Cúc; Phạm Vi t Cường; Nguyễn Thị Tuyết Mai (2000), ―Một số tính chất vi khuẩn phân huỷ methyl parathion phân lập từ mẫu đất Hà Nội‖, Hội nghị sinh học quốc gia: Những vấn đề nghiên cứu sinh học,