Microbial adaptations towards utilisation of the explosive RDX in soil - Université de Lorraine Access content directly
Master Thesis Year : 2015

Microbial adaptations towards utilisation of the explosive RDX in soil

Abstract

The extensive use of the explosive compound hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) has resulted in the contamination of land and groundwater. Its low sorption coefficient makes RDX a priority since it has been classified as a class C possible human carcinogen. In almost 60 years, many bacteria belonging to the Actinomycetales have adapted to degrade RDX such as Rhodococcus rhodochrous 11Y, Microbacterium sp. MA1, Williamsia sp. EG1 and Gordonia sp. KTR9. The xplA and xplB genes which code for a unique cytochrome P450 fused to a flavodoxin and its reductase catalyse the reductive denitration and subsequently ring cleavage of RDX. The xplA/xplB genes are present in all of these isolates and are highly conserved. Nevertheless, single amino acid mutations are the reason of the inactivity of XplB in MA1 and KTR9. A surprising fusion of XplB to a glutamine synthetase in KTR9 seems to form a massive oligomer which could be part of a new regulation pathway of xplA. Homologous xplA sequences recently released were found from Gordonia terrae strain NBRC100016 and Gordonia isoprenivorans. Gt-XplA from G. terrae is the second cytochrome P450 fused to a flavodoxin to be discovered. Moreover it is surrounded by homologues xplA cluster’s genes. Site directed mutagenesis of key amino acids from the active site allowed these enzymes the ability to degrade RDX, providing insights of the origin of xplA/xplB.
L’ hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine plus connu comme étant le RDX est un explosif utilisé de façon extensive durant la Seconde Guerre Mondiale. Il est aujourd’hui à l’origine de la contamination de nombreux hectares et plus inquiétant encore d’aquifères, posant un problème d’ordre sanitaire car reconnu comme potentiellement cancérigène. En 60 ans, de nombreux isolats bactériens se sont adapté à ce nouveau xénobiotique. Rhodococcus rhodochrous 11Y, Microbacterium sp. MA1, Williamsia sp. EG1 et Gordonia sp. KTR9 appartenant aux Actinomycetales possèdent tous un unique cytochrome P450 fusionné à un domaine flavodoxine nommé XplA associé à sa réductase XplB. Un acide aminé muté chez MA1 et KTR9 est responsable de son inactivité. Chez KTR9, XplB est fusionné à une glutamine synthétase et semble former un important complexe qui pourrait être impliqué dans un nouveau type de régulation de xplA. De récentes séquences déposées sur la base de données NCBI démontrent la présence d’un nouveau cytochrome P450 fusionné à un domaine flavodoxine. Ce cytochrome surnommé ici Gt-XplA découvert chez Gordonia terrae NBRC100016 ne possède aucune activité vis-à-vis du RDX et est de plus localisé au sein d’un cluster de gènes homologues au cluster xplA/xplB. Après avoir muté 3 acides aminés au sein du site actif homologue à XplA, les mutants acquièrent la capacité à dégradation le RDX, donnant quelques indices quant à l’origine de xplA et xplB.
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Dates and versions

hal-01770484 , version 1 (19-04-2018)

Identifiers

  • HAL Id : hal-01770484 , version 1

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Cite

Nicolas Grosjean. Microbial adaptations towards utilisation of the explosive RDX in soil. Microbiology and Parasitology. 2015. ⟨hal-01770484⟩
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