降解美洛昔康的Gordonia alkanivorans IEGM 1277菌株的基因组序列草图

《Microbiology Resource Announcements》：Draft genome sequence of the meloxicam-degrading Gordonia alkanivorans IEGM 1277 strain

Gordonia alkanivorans IEGM 1277具有显著灭酸灵降解能力，基因组测序揭示其含20种单加氧酶、15种双加氧酶等关键酶基因，为生物降解机制提供依据。

　　

摘要

我们报告了Gordonia alkanivorans IEGM 1277的基因组序列草图，这是一种具有显著降解药物污染物美洛昔康能力的放线菌菌株。美洛昔康是一种新兴的环境污染物。利用获得的序列，我们识别出了参与美洛昔康降解过程的候选基因。

公告

美洛昔康是一种在人类和兽医医学中常用的非甾体抗炎药，同时也是一种药物环境污染物（1，2）。它具有中等毒性（大鼠的LD₅₀为83.5 mg/kg）和较高的脂溶性（log K_ow为3.43），这促进了其在生物体内的积累，尤其是在水生生物中（3，4）。由于污水处理厂处理效率低下，美洛昔康主要通过废水进入环境，并能在其排放水中检测到（5，6）。已记录的美洛昔康的不良反应包括对鱼类、鸟类和哺乳动物的毒性（7–9）。

利用耐受性强的放线菌进行生物修复是一种环保且经济有效的方法，可用于清除外来污染物（10）。这些微生物能够抵抗药物污染物的影响，并在微量金属存在的情况下持续进行烃类氧化，从而有效治理复杂的污染（11）。Gordonia alkanivorans IEGM 1277菌株于2014年通过富集培养方法从受石油污染的废物中分离出来，目前被保存在区域专性烷氧化微生物收藏库中（缩写IEGM，WFCC编号285，http://iegmcol.ru/strains/gordonia/alkanivorans/g_alkanivorans1277.html）。该菌株能在14天内完全降解10 mg/L的美洛昔康，在此过程中产生的（生态）毒性代谢物为5′-羟甲基美洛昔康和5′-羧基美洛昔康（12）。

从在LB培养基中于28°C、160 rpm条件下培养28小时的G. alkanivorans IEGM 1277细胞中提取DNA，使用的是MagMAX DNA Multi-Sample Ultra 2.0试剂盒和KingFisher Flex自动化设备（Thermo Fisher Scientific），遵循制造商提供的协议。最终获得了超过500 ng的DNA，其中100 ng用于测序。基因组测序采用Illumina公司的DNA Prep协议和NGS技术完成。总共获得了43,443,884条测序读段。使用Illumina的bcl2fastq（版本2.20）进行多重测序数据的处理；接头序列的修剪使用了Skewer（版本0.2.2），读段质量评估通过FastQC（版本0.11.5-cegat）完成（13）。所有读段的Phred得分均≥30，FastQC质量评估后没有剔除任何读段。读段使用SPAdes（版本3.14.1）进行从头组装（14），组装质量通过QUAST（版本5.2.0）进行评估（15）。编码序列的注释采用PGAP 5.3工具（“最佳参考蛋白集”注释方法GeneMarkS-2+）完成（16）。最终得到的基因组包含143个支架和149个contig，总序列长度为5,116,883 bp，N₅₀值为149,232 bp，GC含量为67.5%，覆盖率为672倍。分类学鉴定使用在线工具https://www.ezbiocloud.net/tools/ani进行（17）。数字DNA-DNA杂交（dDDH）计算通过GGDC（Genome-to-Genome Distance Calculator 4.0，https://ggdc.dsmz.de/ggdc.php#）完成（18，19），结果显示IEGM 1277菌株与标准G. alkanivorans菌株（NCBI: txid84096）之间的OrthoANIu值最高（98.09%），dDDH值在81.2–86.4%之间。除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

G. alkanivorans IEGM 1277的基因组包含4,707个编码序列，其中包括4,591个蛋白质编码基因、4个rRNA（5S、16S和23S）以及48个tRNA。值得注意的是，该菌株编码了20种单加氧酶、15种双加氧酶、4种羟化酶、8种过氧化物酶和167种脱氢酶。在氧合酶中，发现了14种细胞色素P450酶、2种儿茶酚1,2-双加氧酶（EC 1.13.11.1）、1种醇脱氢酶（EC 1.1.1.1）、2种硝酸盐单加氧酶（EC 1.13.12.16）和1种邻苯二甲酸氢化物1,2-双加氧酶（EC 1.13.11.5）的基因。这些酶可能参与了美洛昔康的生物降解和代谢途径。

致谢

本研究得到了科学和高等教育部（项目编号124020500028-4、FSNF-2025-0013）以及协议075-15-2025-485的支持。实验工作使用了“区域专性烷氧化微生物收藏库”核心设施中心的设备。基因组序列的测序和组装工作在德国图宾根的CeGaT GmbH公司完成（www.cegat.de）。