清華新聞網(wǎng)11月18日電 今年5月，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了《新污染物治理行動(dòng)方案》，旨在加強(qiáng)新污染物治理以保障生態(tài)環(huán)境安全和人民健康。國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的新污染物主要包括國(guó)際公約管控的持久性有機(jī)污染物、內(nèi)分泌干擾物、抗生素等。氯霉素是一種廣譜抗生素，其在人類(lèi)醫(yī)療、畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面的持續(xù)使用，促使其殘留物不斷釋放到環(huán)境中，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成了干擾，促進(jìn)了抗生素耐藥基因產(chǎn)生和傳播。微生物對(duì)氯霉素的轉(zhuǎn)化降解起著至關(guān)重要的作用，生物轉(zhuǎn)化過(guò)程尤其依賴(lài)于微生物之間的協(xié)同作用和代謝物交換。目前人們對(duì)于微生物如何協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)氯霉素生物降解及其生物轉(zhuǎn)化途徑仍然缺乏全面深入的認(rèn)識(shí)。
針對(duì)上述研究空白，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院李炳副教授課題組利用多維組學(xué)（（宏）基因組、宏轉(zhuǎn)錄組、蛋白組）結(jié)合微生物純培養(yǎng)的方法，系統(tǒng)闡釋了活性污泥菌群降解氯霉素的新機(jī)制。該研究通過(guò)宏基因組和基因組分析揭示了氯霉素降解菌群的群落結(jié)構(gòu)和基因組特征；發(fā)現(xiàn)群落中的關(guān)鍵功能細(xì)菌首先將氯霉素的C1-OH和C3-OH基團(tuán)氧化、C3異構(gòu)化和C3-OH基團(tuán)乙酰化，氯霉素的氧化產(chǎn)物、異構(gòu)化產(chǎn)物和乙?；a(chǎn)物經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)化后裂解為對(duì)硝基苯甲酸（PNB）和2,2-二氯乙酸（DCA），最終這兩種產(chǎn)物被群落中的其他成員完全礦化利用；Sphingomonas、Caballeronia、Cupriavidus三個(gè)關(guān)鍵菌屬之間的協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)了氯霉素的高度礦化和生物解毒。通過(guò)建立的多維組學(xué)分析方法解譯了參與氯霉素代謝的關(guān)鍵酶，包括氯霉素氧化酶capO、乙?；D(zhuǎn)移酶catB等。該研究為高濃度氯霉素廢水（如制藥廢水、畜禽廢水等）的強(qiáng)化生物處理提供了良好的菌株和酶資源。
圖1.氯霉素降解菌群的群落結(jié)構(gòu)
圖2.細(xì)菌體內(nèi)氯霉素代謝途徑與群落中微生物協(xié)同互作
相關(guān)研究成果以“應(yīng)用多維組學(xué)和純培養(yǎng)方法解譯氯霉素的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制和微生物間相互作用”（Deciphering chloramphenicol biotransformation mechanisms and microbial interactions via integrated multi-omics and cultivation-dependent approaches）為題發(fā)表在微生物學(xué)領(lǐng)域國(guó)際期刊《微生物組》（Microbiome）。
本文通訊作者為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院李炳副教授，第一作者為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院博士后張家禹。本項(xiàng)目得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作）、國(guó)家自然科學(xué)基金委、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、中國(guó)博士后基金的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01361-5
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：郭玲
