Characteristics of dibenzothiophene desulfurization by Rhodococcus erythropolis R1 and its Dsz-negative mutant

ويژگي‏هاي سولفور زدايي از دي‏بنزوتيوفن توسط Rhodococcus erythropolis R1 و موتان Dsz-negative آن

مقدمه: سولفور زدايي زيستي به عنوان يك روش انتخابي براي كاهش ميزان گوگرد محصولات نفتي به كار مي-رود. مواد و روش‏‏ها: در اين تحقيق، يك سويه باكتريايي اكسيد كننده گوگرد به نام رودوكوكوس اريتروپوليس R1 (شماره دسترسي GU570564 ژن بانك NCBI) براي سولفورزدايي از دي بنزوتيوفن (DBT) استفاده شد. نتايج: كشت القا شده سويه R1 توانايي توليد 2-هيدروكسي باي فنيل (2-HBP) از DBT را طي مسير 4S بدون تجزيه اسكلت كربني آن داشت. اين فرايند به وسيله تحليل كروماتوگرافي گازي (GC) تاييد شد. ميزان فعاليت اختصاصي سولفورزدايي از DBT به وسيله سويه R1 45 ميكرومول در گرم وزن خشك در ساعت به دست آمد. سولفورزدايي از DBT با افزودن تويين 80 به عنوان سورفاكتانت و گليسرول به عنوان منبع كربن طي 3 روز به ميزان 100 درصد تعيين شد. پلاسميد سنگين در سويه R1 تشخيص داده شدكه به وسيله واكنش PCR وجود ژن‏هاي dsz مسوول سولفورزدايي زيستي از DBT در آن نشان داده شد. سويه هاي موتاني كه اين پلاسميد را از دست داده بودند فنوتيپ سولفورزدايي را هم از دست دادند. هر دو سويه وحشي (R1) و موتان به غلظت هاي بالاي 2-HBP و برخي آنتي بيوتيك ها حساس بودند. بحث و نتيجه‏گيري: سويه R1 از طريق مسير تجزيه اختصاصي سولفور يا مسير 4S با شكست انتخابي باندهاي C-S بدون كاهش انرژي از DBT سولفورزدايي مي كند. افزودن سورفاكتانت سولفورزدايي از DBT را با افزايش قابليت دسترسي زيستي آن افزايش داده، همچنين مي تواند ميزان رشد و سولفورزدايي سويه را اصلاح كند. جايگاه ژن‏هاي سولفورزدايي در سويه R1 بر روي يك پلاسميد سنگين بود. با توجه به نتايج حاصل از اين تحقيق رودوكوكوس اريتروپوليس R1 مي تواند به عنوان يك سيستم مدل براي سولفورزدايي زيستي موثر از نفت خام بدون كاهش ارزش سوختي نفت به كار رود. واژه‏هاي كليدي: سولفورزدايي زيستي، 2-هيدروكسي باي فنيل (2-HBP)، رودوكوكوس اريتروپوليس R1، موتان

Introduction: Biodesulfurization is used as a selective method for lowering the sulfur content of petroleum products. Materials and methods: A sulfur-oxidation bacterial strain named Rhodococcus erythropolis R1 (NCBI GenBank Accession No. GU570564) was used in this study for desulfurization of dibenzothiophene (DBT). Results: The induced culture of strain R1 was able to produce 2-hydroxybiphenyl (2- HBP) from DBT followed 4S pathway without further degrading carbon backbone. This process confirmed by gas chromatography (GC) analysis. The specific activity of DBT desulfurization by R1 was 45 µM (g dry wt)-1 h-1. The addition of Tween 80 as surfactant and glycerol as carbon source determines a 100% rate of DBT-desulfurization during 3 days. The heavy plasmid detected in R1 strain carries dsz genes responsible for biodesulfurization of DBT that was shown by PCR reaction. The mutant strains which had lost this plasmid also had lost desulfurization phenotype. Both mutant and wild strain were sensitive to high concentration of 2-HBP and some antibiotics. Discussion and conclusion: Strain R1 desulfurize DBT through the sulfur-specific degradation pathway or 4S pathway with the selective cleavage of carbon-sulfur (C-S) bonds without reducing the energy content. Addition of surfactant enhanced the desulfurization of DBT by increasing its bioavailability and also could improve the growth and desulfurization rate. The location of desulfurization genes was on a heavy plasmid in strain R1. Based on the results of this study, R. erythropolis R1 could serve as a model system for efficient biodesulfurization of petroleum oil without reducing the energy value.