17β-에스트라디올(17β-E2)은 생물 축적으로 인해 생태계 건강을 위협하는 지속적인 내분비 교란 화합물입니다. 환경 정화를 위한 생물 강화는 유망하지만, 외부 및 고유 분해자 간의 종 사이 상호작용에 대한 기계적 통찰은 아직 충분하지 않습니다. 본 연구에서는 Rhodococcus erythropolis D310-1과 Microbacterium oxydans ML-6을 결합하여 합성 미생물 군집(EL)을 구성하였으며, 비접종 대조군과 비교하여 17β-E2 분해 반감기를 53.65% 단축하면서 유독한 중간체 에스트론(E1)의 축적을 억제하였습니다. 시간적 16S rRNA 유전자 앰플리콘 시퀀싱 프로파일링과 공동 발생 네트워크 분석을 통해 군집 EL이 고유 기능성 미생물과 생태적 시너지를 동적으로 강화하여 오염물질 광물화를 가속화하는 것을 밝혀냈습니다. DNA 안정 동위원소 탐사(DNA-SIP)와 메타게노믹스를 통해 Rhodanobacter, Mycobacterium, Rhodococcus, Sphingomonas, Microbacterium spp.가 활성 17β-E2 동화자임을 확인하였습니다. 또한, 고성능 액체 크로마토그래피와 사중쿼드러플 시간비행 질량분석법(HPLC-QTOFMS)을 사용하여 조립된 유전체에서 세 가지 보완적 분해 경로를 예측하였으며 관련 기능 효소 및 외부 접종자와 고유 분해자 간의 기능적 분할을 해결하였습니다. 17β-E2 생분해에 책임이 있는 두 개의 새로운 유전자 클러스터도 평가되었습니다. 본 연구는 13C-라벨이 부착된 17β-E2의 운명을 추적하기 위해 DNA-SIP과 메타게노믹스를 개척하여 토양 내 17β-E2 생분해를 이끄는 왕국 내 박테리아 협력을 해결합니다. 이 합성적 연합의 대사적 교차 전달의 식별은 스테로이드성 에스트로겐(SE) 오염물질을 대상으로 하는 합성 영양 공동체 설계를 위한 청사진을 제공합니다.
Key Points
- 합성 미생물 군집을 통해 17β-에스트라디올 분해 반감기를 53.65% 줄이고, 유독한 중간체 에스트론의 축적을 억제하였습니다.
- DNA-SIP과 메타게노믹스를 활용하여 Rhodanobacter 등 여러 미생물을 활성 17β-E2 동화자로 확인하였습니다.
- 고성능 액체 크로마토그래피와 질량 분석을 통해 세 가지 분해 경로를 예측하고, 이에 관련된 두 개의 새로운 유전자 클러스터를 평가하였습니다.