دا مقاله د "پرمختللي بایو میډیایشن ټیکنالوژۍ او مصنوعي عضوي مرکباتو (SOC) ریسایکل کولو پروسې" د څیړنې موضوع یوه برخه ده. ټولې 14 مقالې وګورئ
د ټیټ مالیکولر وزن پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونه (PAHs) لکه نفتالین او بدیل شوي نفتالینونه (میتیل نافتالین، نفتویک اسید، 1-نافتیل-این-میتیل کاربامیټ، او نور) په پراخه کچه په مختلفو صنعتونو کې کارول کیږي او د ژوندیو موجوداتو لپاره جینټوکسیک، میوټاجینک او/یا سرطان پیدا کوي. دا مصنوعي عضوي مرکبات (SOCs) یا زینوبیوټیکونه د لومړیتوب ککړونکي ګڼل کیږي او د نړیوال چاپیریال او عامې روغتیا لپاره جدي ګواښ رامینځته کوي. د انساني فعالیتونو شدت (د بیلګې په توګه د ډبرو سکرو ګازی کول، د تیلو تصفیه کول، د موټرو اخراج او کرنیز غوښتنلیکونه) د دې هر اړخیز او دوامداره مرکباتو غلظت، برخلیک او لیږد ټاکي. د فزیکي او کیمیاوي درملنې / لرې کولو میتودونو سربیره، شنه او چاپیریال دوستانه ټیکنالوژي لکه بایو ریمیډییشن، کوم چې مایکرو ارګانیزمونه کاروي چې د POCs په بشپړ ډول تخریب کولو یا غیر زهرجن فرعي محصولاتو ته د بدلولو وړتیا لري، د خوندي، ارزانه او امید لرونکي بدیل په توګه راڅرګند شوي. د باکتریا مختلف ډولونه چې د فایلا پروټیوباکټیریا (سیوډوموناس، سیوډوموناس، کوماموناس، برکولډیریا، او نیوسفینګوباکټیریم)، ​​فرمیکیوټیس (بیسیلس او پینی بیکیلس)، او ایکټینوباکټیریا (روډوکوکس او ارتروباکټیریا) پورې اړه لري په خاوره کې مایکروبیوټا د مختلفو عضوي مرکباتو د تخریب کولو وړتیا ښودلې ده. میټابولیک مطالعات، جینومیکونه، او میټاجینومیک تحلیل موږ سره مرسته کوي چې په دې ساده ژوند بڼو کې موجود کیټابولیک پیچلتیا او تنوع پوه شو، کوم چې د اغیزمن بایوډیګریشن لپاره نور هم کارول کیدی شي. د PAHs اوږدمهاله شتون د جینیاتي عناصرو لکه پلازمیډونو، ټرانسپوزونونو، باکټریوفیجونو، جینومیک ټاپوګانو، او انټیګریټیو کنجوګیټیو عناصرو په کارولو سره د افقي جین لیږد له لارې د نوي تخریب فینوټایپونو رامینځته کیدو پایله لري. د ځانګړو جلا شویو یا ماډل ټولنو (کنسورتیا) سیسټم بیولوژي او جینیاتي انجینرۍ کولی شي د همغږۍ اغیزو له لارې د دې PAHs جامع، چټک او مؤثر بایوډیریمیډیشن فعال کړي. په دې کتنه کې، موږ د مختلفو میټابولیک لارو او تنوع، جینیاتي جوړښت او تنوع، او د نفتالین او بدیل شوي نفتالین تخریب کونکي باکتریا حجروي غبرګونونو/تطابق باندې تمرکز کوو. دا به د ساحې غوښتنلیک او د اغیزمن بایو ریمیډییشن لپاره د فشار اصلاح کولو لپاره ایکولوژیکي معلومات چمتو کړي.
د صنعتونو چټک پرمختګ (پیټرو کیمیکلز، کرنه، درمل جوړونه، د ټوکر رنګونه، کاسمیټکس، او نور) د نړیوال اقتصادي سوکالۍ او د ژوند معیارونو ښه کولو کې مرسته کړې ده. دا ګړندی پرمختګ د ډیری مصنوعي عضوي مرکباتو (SOCs) تولید لامل شوی، کوم چې د مختلفو محصولاتو جوړولو لپاره کارول کیږي. دا بهرني مرکبات یا SOCs د پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربن (PAHs)، آفت وژونکي، بوټي وژونکي، پلاستیکائزر، رنګونه، درمل جوړونکي، ارګانو فاسفیټ، د اور ضد درمل، بې ثباته عضوي محلولونه، او نور شامل دي. دوی په اتموسفیر، آبي او ځمکني ایکوسیستمونو کې خپریږي چیرې چې دوی څو اړخیزه اغیزې لري، د فزیکي کیمیاوي ملکیتونو او ټولنې جوړښت د بدلون له لارې په مختلفو بایوفارمونو باندې زیان رسونکي اغیزې رامینځته کوي (پیټري او نور، 2015؛ برنارډټ او نور، 2017؛ سرکار او نور، 2020). ډیری خوشبويي ککړونکي په ډیری سالم ایکوسیستمونو / حیاتي تنوع ګرمو ځایونو باندې قوي او ویجاړونکي اغیزې لري (د بیلګې په توګه د مرجان ریفونه، آرکټیک / انټارکټیک یخ پاڼې، د لوړو غرونو جهيلونه، د ژورو سمندري رسوباتو، او داسې نور) (جونز ۲۰۱۰؛ بییر او نور ۲۰۲۰؛ نورډبورګ او نور ۲۰۲۰). وروستیو جیومیکروبولوژیکي مطالعاتو ښودلې چې د مصنوعي جوړښتونو (جوړ شوي چاپیریال) په سطحو کې د مصنوعي عضوي موادو (د بیلګې په توګه د خوشبويي ککړونکو) او د دوی مشتقاتو زیرمه کول (د بیلګې په توګه د کلتوري میراث ځایونه او د ګرانایټ، ډبرې، لرګیو او فلزاتو څخه جوړ شوي یادګارونه) د دوی تخریب ګړندی کوي (ګاډ ۲۰۱۷؛ لیو او نور ۲۰۱۸). انساني فعالیتونه کولی شي د هوا ککړتیا او د اقلیم بدلون له لارې د یادګارونو او ودانیو بیولوژیکي تخریب ته شدت ورکړي او خراب کړي (لیو او نور ۲۰۲۰). دا عضوي ککړونکي په اتموسفیر کې د اوبو بخار سره عکس العمل ښیې او په جوړښت کې ځای پرځای کیږي، چې د موادو فزیکي او کیمیاوي تخریب لامل کیږي. بایوډیګریشن په پراخه کچه د ژوندیو موجوداتو له امله رامینځته شوي موادو په ظاهري بڼه او ملکیتونو کې د ناغوښتل شوي بدلونونو په توګه پیژندل کیږي چې د دوی ساتنه اغیزه کوي (پوچون او جتون، ۱۹۶۷). د دې مرکباتو نور مایکروبیل عمل (میټابولیزم) کولی شي جوړښتي بشپړتیا، د ساتنې اغیزمنتوب او کلتوري ارزښت کم کړي (ګاډ، ۲۰۱۷؛ لیو او نور، ۲۰۱۸). له بلې خوا، په ځینو مواردو کې، د دې جوړښتونو سره د مایکروبیل تطابق او غبرګون ګټور موندل شوی ځکه چې دوی بایوفیلمونه او نور محافظتي کرسټونه جوړوي چې د تخریب / تجزیې کچه راټیټوي (مارټینو، ۲۰۱۶). له همدې امله، د ډبرو، فلزاتو او لرګیو یادګارونو لپاره د اغیزمن اوږدمهاله دوامداره ساتنې ستراتیژیو پراختیا پدې پروسه کې دخیل کلیدي پروسو بشپړ پوهاوي ته اړتیا لري. د طبیعي پروسو (جیولوژیکي پروسو، د ځنګلونو اورونه، د اورشیندنې چاودنې، د نباتاتو او باکتریا تعاملاتو) سره پرتله کول، د انسان فعالیتونه د پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونو (PAHs) او نورو عضوي کاربن (OC) لوی مقدار ایکوسیستمونو ته خوشې کیدو لامل کیږي. ډیری PAHs چې په کرنه کې کارول کیږي (حشره وژونکي او آفت وژونکي لکه DDT، atrazine، carbaryl، pentachlorophenol، او نور)، صنعت (خام تیل، د تیلو خځلې/کثافات، د پټرولیم څخه اخیستل شوي پلاستیکونه، PCBs، پلاستیکیزرونه، صابون، ضدعفوني کونکي، فومیګینټونه، خوشبوګانې او محافظت کونکي)، د شخصي پاملرنې محصولات (د لمر سکرینونه، ضدعفوني کونکي، د حشراتو مخنیوی کونکي او پولی سایکل مسک) او مهمات (چاودیدونکي توکي لکه 2,4,6-TNT) احتمالي زینوبیوټیکونه دي چې ممکن د سیارې روغتیا اغیزه وکړي (Srogi, 2007; Vamsee-Krishna and Phale, 2008; Petrie et al., 2015). دا لیست پراخ کیدی شي ترڅو د پټرولیم څخه اخیستل شوي مرکبات (د سونګ غوړ، غوړونکي، اسفالټین)، لوړ مالیکولي وزن بایوپلاستیکونه، او ایونیک مایعات (Amde et al., 2015) شامل شي. جدول 1 مختلف خوشبويي ککړونکي او په مختلفو صنعتونو کې د دوی غوښتنلیکونه لیست کوي. په دې وروستیو کلونو کې، د بې ثباته عضوي مرکباتو، او همدارنګه د کاربن ډای اکسایډ او نورو شنو خونو ګازونو د انتروپجنیک اخراج زیاتیدل پیل شوي دي (ډووراک او نور، ۲۰۱۷). په هرصورت، انتروپجنیک اغیزې د طبیعي اغیزو څخه د پام وړ ډیرې دي. سربیره پردې، موږ وموندله چې یو شمیر SOCs په ډیری چاپیریالي چاپیریالونو کې دوام لري او د بایوومونو باندې د منفي اغیزو سره د راپورته کیدونکي ککړونکو په توګه پیژندل شوي دي (شکل ۱). د چاپیریال ساتنې ادارې لکه د متحده ایالاتو د چاپیریال ساتنې ادارې (USEPA) د دې ککړونکو ډیری یې د دوی د سایټوټوکسیک، جینوټوکسیک، میوټاجینک، او کارسنجینک ملکیتونو له امله په خپل لومړیتوب لیست کې شامل کړي دي. له همدې امله، د ککړ شوي ایکوسیستمونو څخه د کثافاتو درملنې / لرې کولو لپاره سختو مقرراتو او مؤثرو ستراتیژیو ته اړتیا ده. د فزیکي او کیمیاوي درملنې مختلف میتودونه لکه پیرولیسس، اکسیډیټیو تودوخې درملنه، د هوا هوا کول، د ځمکې ډکول، سوځول، او نور غیر مؤثر او ګران دي او زنګ وهونکي، زهرجن او د درملنې لپاره ستونزمن فرعي محصولات تولیدوي. د نړیوال چاپیریال پوهاوي د زیاتوالي سره، هغه مایکرو ارګانیزمونه چې د دې ککړونکو او د هغوی مشتقاتو (لکه هالوجنیټ شوي، نایټرو، الکیل او/یا میتیل) د تخریب کولو وړتیا لري، مخ په زیاتیدونکي پام ځانته را اړوي (فینیل او نور، ۲۰۰۴؛ هریتاش او کوشیک، ۲۰۰۹؛ فال او نور، ۲۰۲۰؛ سرکار او نور، ۲۰۲۰؛ شوانمن او نور، ۲۰۲۰). د خوشبویه ککړونکو د لرې کولو لپاره د دې اصلي نوماند مایکرو ارګانیزمونو کارول یوازې یا په مخلوط کلتورونو (کالونیو) کې د چاپیریال خوندیتوب، لګښت، موثریت، اغیزمنتوب او پایښت له پلوه ګټې لري. څیړونکي د مایکرو ارګانیزمونو د الیکټرو کیمیکل ریډوکس میتودونو سره یوځای کول هم لټوي، چې د بایو الیکټرو کیمیکل سیسټمونه (BES) دي، د ککړونکو درملنې/لرې کولو لپاره د یوې ژمنې ټیکنالوژۍ په توګه (هوانګ او نور، ۲۰۱۱). د BES ټیکنالوژۍ د لوړ موثریت، ټیټ لګښت، چاپیریالي خوندیتوب، د خونې د تودوخې عملیات، بایو مطابقت لرونکي موادو، او د ارزښتناکو فرعي محصولاتو (لکه بریښنا، سونګ، او کیمیاوي موادو) د بیرته راګرځولو وړتیا له امله مخ په زیاتیدونکي پام ځانته اړولی دی (پانت او نور، ۲۰۱۲؛ نظري او نور، ۲۰۲۰). د لوړ تروپټ جینوم ترتیب او اومیک وسیلو/میتودونو راتګ د مختلفو تخریب کونکي مایکرو ارګانیزمونو د تعاملاتو د جینیاتي تنظیم، پروټومیکس، او فلکسومیکس په اړه د نوي معلوماتو شتمني چمتو کړې ده. د سیسټمونو بیولوژي سره د دې وسیلو یوځای کول زموږ د مایکرو ارګانیزمونو کې د هدف کیټابولیک لارو انتخاب او ښه کولو په اړه پوهه نوره هم لوړه کړې ده (د بیلګې په توګه، میټابولیک ډیزاین) ترڅو مؤثره او مؤثره بایو ډیګریشن ترلاسه کړي. د مناسب نوماند مایکرو ارګانیزمونو په کارولو سره د بایو ریمیډییشن مؤثره ستراتیژیو ډیزاین کولو لپاره، موږ اړتیا لرو چې د مایکرو ارګانیزمونو بایو کیمیکل ظرفیت، میټابولیک تنوع، جینیاتي جوړښت، او ایکولوژي (آټو ایکولوژي/سینیکولوژي) پوه شو.
شکل ۱. د مختلفو چاپیریالي چاپیریالونو او مختلفو عواملو له لارې د ټیټ مالیکولر PAH سرچینې او لارې. ډیش شوي کرښې د ایکوسیستم عناصرو ترمنځ تعامل څرګندوي.
په دې کتنه کې، موږ هڅه کړې چې د ساده PAHs لکه نفتالین او بدیل شوي نفتالینونو د تخریب په اړه معلومات د مختلفو باکتریایي جلا شویو لخوا لنډیز کړو چې میټابولیک لارې او تنوع، په تخریب کې ښکیل انزایمونه، د جین جوړښت/محتوا او تنوع، حجروي غبرګونونه او د بایو ریمیډییشن مختلف اړخونه پوښي. د بایو کیمیکل او مالیکولي کچو پوهیدل به د مناسب کوربه سټرینونو پیژندلو او د دې ډول لومړیتوب لرونکي ککړونکو د مؤثره بایو ریمیډییشن لپاره د دوی نور جینیاتي انجینرۍ کې مرسته وکړي. دا به د مؤثره بایو ریمیډییشن لپاره د سایټ ځانګړي باکتریا کنسورشیا رامینځته کولو لپاره ستراتیژیو رامینځته کولو کې مرسته وکړي.
د زهرجنو او خطرناکو اروماتیک مرکباتو لوی شمیر شتون (چې د هاکل قاعده 4n + 2π الکترونونه، n = 1، 2، 3، ... پوره کوي) د مختلفو چاپیریالي رسنیو لکه هوا، خاوره، رسوباتو، او سطحې او ځمکې لاندې اوبو لپاره جدي ګواښ رامینځته کوي (Puglisi et al.، 2007). دا مرکبات واحد بینزین حلقې (monocyclic) یا څو بینزین حلقې (polycyclic) لري چې په خطي، زاویه یا کلستر بڼه کې تنظیم شوي او په چاپیریال کې د لوړ منفي ریزونانس انرژي او غیر فعالۍ (غیر فعالۍ) له امله ثبات (ثبات/بې ثباتۍ) ښیې، کوم چې د دوی د هایدروفوبیکیت او کم شوي حالت لخوا تشریح کیدی شي. کله چې د اروماتیک حلقه نور د میتیل (-CH3)، کاربوکسیل (-COOH)، هایدروکسیل (-OH)، یا سلفونیټ (-HSO3) ګروپونو لخوا بدله شي، دا ډیر باثباته کیږي، د میکرو مالیکولونو لپاره قوي تړاو لري، او په بیولوژیکي سیسټمونو کې بایو اکمولیټیو دی (Seo et al.، 2009؛ Phale et al.، 2020). ځینې ​​ټیټ مالیکولي وزن لرونکي پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونه (LMWAHs)، لکه نفتالین او د هغې مشتقات [میتیل نافتالین، نفتویک اسید، نفتالین سلفونیټ، او 1-نافتایل N-میتیل کاربامیټ (کارباریل)]، د متحده ایالاتو د چاپیریال ساتنې ادارې لخوا د جینټوکسیک، میوټاجینک، او/یا سرطان پیدا کونکي په توګه د لومړیتوب لرونکي عضوي ککړونکو په لیست کې شامل شوي دي (سیرنیګلیا، 1984). چاپیریال ته د NM-PAHs د دې ټولګي خوشې کول ممکن د خوړو د زنځیر په ټولو کچو کې د دې مرکباتو بایو جمع کیدو لامل شي، چې په دې توګه د ایکوسیستم روغتیا اغیزه کوي (بینکووا او نور، 2000؛ سروګي، 2007؛ کوین او نور، 2009).
د PAHs سرچینې او لارې بایوټا ته په عمده توګه د مهاجرت او د مختلفو ایکوسیستم اجزاو لکه خاوره، ځمکني اوبو، سطحي اوبو، فصلونو او اتموسفیر ترمنځ تعاملاتو له لارې دي (اری او اتکینسن، ۲۰۰۳). شکل ۱ په ایکوسیستمونو کې د مختلفو ټیټ مالیکولي وزن PAHs تعاملات او ویش او د بایوټا/انسان سره د تماس لپاره د دوی لارې ښیي. PAHs د هوا ککړتیا او د موټرو د اخراج، صنعتي اخراج ګازونو (د ډبرو سکرو ګازی کول، احتراق او کوک تولید) او د دوی د زیرمو د مهاجرت (بهیدو) له لارې په سطحو کې زیرمه کیږي. صنعتي فعالیتونه لکه د مصنوعي ټوکرونو، رنګونو او رنګونو تولید؛ د لرګیو ساتنه؛ د ربړ پروسس کول؛ د سمنټو تولید فعالیتونه؛ د آفت وژونکو تولید؛ او کرنیز غوښتنلیکونه په ځمکنیو او آبي سیسټمونو کې د PAHs لوی سرچینې دي (بامفورت او سنگلټن، ۲۰۰۵؛ ویک او نور، ۲۰۱۱). څېړنو ښودلې ده چې په ښاري او ښاري سیمو کې، لویو لارو ته نږدې، او په لویو ښارونو کې خاوره د بریښنا فابریکو، د استوګنې تودوخې، هوا او سړک ټرافیکي بارونو، او ساختماني فعالیتونو څخه د اخراج له امله د پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونو (PAHs) لپاره ډیر حساس دي (سمن او نور، 2016). (2008) ښودلې چې د نیو اورلینز، لوزیانا، متحده ایالاتو کې د سړکونو ته نږدې په خاوره کې PAHs تر 7189 μg/kg پورې لوړ وو، پداسې حال کې چې په خلاص ځای کې، دوی یوازې 2404 μg/kg وو. په ورته ډول، د متحده ایالاتو په څو ښارونو کې د ډبرو سکرو ګاز کولو ځایونو ته نږدې سیمو کې د PAH کچه تر 300 μg/kg پورې لوړه راپور شوې ده (کانالي او هرایاما، 2000؛ بامفورت او سنگلټن، 2005). د هندوستان د مختلفو ښارونو لکه ډیلي (شرما او نور، ۲۰۰۸)، اګره (ډوبي او نور، ۲۰۱۴)، ممبۍ (کولکرني او وینکټارامان، ۲۰۰۰) او ویشاکاپټنم (کولکرني او نور، ۲۰۱۴) خاورې د PAHs لوړ غلظت لري. خوشبويي مرکبات په اسانۍ سره د خاورې ذراتو، عضوي موادو او خټو منرالونو ته جذب کیږي، په دې توګه په ایکوسیستمونو کې د کاربن لوی ډوب کیږي (سروګي، ۲۰۰۷؛ پینګ او نور، ۲۰۰۸). په آبي ایکوسیستمونو کې د PAHs لویې سرچینې باران (لوند/وچ باران او د اوبو بخار)، ښاري جریان، د فاضله اوبو خارجیدل، د ځمکې لاندې اوبو بیا چارج کول او نور دي (سروګي، ۲۰۰۷). اټکل کیږي چې په سمندري ایکوسیستمونو کې شاوخوا ۸۰٪ PAHs د باران، رسوب او د کثافاتو خارجیدو څخه ترلاسه کیږي (موټلای-ماسی او نور، ۲۰۰۶؛ سروګي، ۲۰۰۷). د سطحي اوبو کې د PAHs لوړ غلظت یا د جامدو کثافاتو د تصفیې ځایونو څخه لیچیټ بالاخره د ځمکې لاندې اوبو ته ننوځي، چې د عامې روغتیا لپاره یو لوی ګواښ دی ځکه چې د سویلي او سویل ختیځ آسیا د نفوس له 70٪ څخه ډیر د ځمکې لاندې اوبو څښي (دتګوپتا او نور، 2019). د هند د لویدیځ بنګال څخه د سیند (32) او د ځمکې لاندې اوبو (235) تحلیلونو د دتګوپتا او نورو (2020) لخوا یوه وروستۍ څیړنه وموندله چې د ښاري اوسیدونکو اټکل شوي 53٪ او د کلیوالي اوسیدونکو 44٪ (ټولټال 20 ملیون اوسیدونکي) ممکن د نیفتلین (4.9-10.6 μg/L) او د هغې مشتقاتو سره مخ شي. د ځمکې د کارولو متفاوت نمونې او د ځمکې لاندې اوبو زیاتوالی د ځمکې لاندې اوبو کې د ټیټ مالیکولر وزن PAHs عمودی لیږد (اخیستل) کنټرول کولو اصلي عوامل ګڼل کیږي. د کرنې جریان، د ښاروالۍ او صنعتي فاضله اوبو خارجیدل، او د جامدو کثافاتو / کثافاتو خارجیدل د سیند په حوزو او د ځمکې لاندې رسوباتو کې د PAHs لخوا اغیزمن شوي موندل شوي. د اتموسفیر باران د PAH ککړتیا نوره هم زیاتوي. د PAHs او د هغوی د الکیل مشتقاتو لوړ غلظت (په ټولیزه توګه 51) په ټوله نړۍ کې په سیندونو / اوبو څنډو کې راپور شوي، لکه د فریزر سیند، لوان سیند، ډینسو سیند، میسوري سیند، اناکوستیا سیند، ایبرو سیند، او ډیلاویر سیند (یونکر او نور، 2002؛ موټیلي-ماسی او نور، 2006؛ لی او نور، 2010؛ اموکو او نور، 2011؛ ​​کیم او نور، 2018). د ګنګا سیند د حوزې په رسوباتو کې، نفتالین او فینانترین ترټولو مهم وموندل شول (په 70٪ نمونو کې کشف شوي) (دتګوپتا او نور، 2019). سربیره پردې، مطالعاتو ښودلې چې د څښاک اوبو کلورینیشن کولی شي د ډیرو زهرجن اکسیجن شوي او کلورین شوي PAHs رامینځته کیدو لامل شي (مانولي او سمارا، 1999). PAHs په غلو، میوو او سبزیجاتو کې د نباتاتو لخوا د ککړو خاورو، ځمکني اوبو او باران څخه د جذب په پایله کې راټولیږي (Fismes et al.، 2002). ډیری آبي ژوندي موجودات لکه کب، mussels، clams او shrimp د ککړو خواړو او سمندري اوبو د مصرف له لارې، او همدارنګه د نسجونو او پوستکي له لارې د PAHs سره ککړ کیږي (Mackay and Fraser, 2000). د پخلي/پروسس کولو طریقې لکه ګریل کول، پخول، سګرټ څکول، غوړول، وچول، پخول او د سکرو پخول هم کولی شي په خوړو کې د پام وړ PAHs لامل شي. دا په لویه کچه د سګرټ څکولو موادو په انتخاب، فینولیک/اروماتیک هایدروکاربن مینځپانګې، د پخولو طرزالعمل، د تودوخې ډول، رطوبت، اکسیجن رسولو او د احتراق تودوخې پورې اړه لري (Guillén et al.، 2000؛ Gomes et al.، 2013). Polycyclic aromatic هایدروکاربنونه (PAHs) هم په شیدو کې په مختلفو غلظتونو (0.75–2.1 mg/L) کې کشف شوي (Girelli et al.، 2014). په خوړو کې د دې PAHs راټولیدل د خوړو په فزیکو کیمیاوي ځانګړتیاو پورې اړه لري، پداسې حال کې چې د دوی زهرجن اغیزې د فزیولوژیکي دندو، میټابولیک فعالیت، جذب، ویش او د بدن ویش پورې اړه لري (میچیني او نور، ۲۰۱۱).
د پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونو (PAHs) زهرجنیت او زیان رسونکي اغیزې له ډیرې مودې راهیسې پیژندل شوي دي (چرنیګلیا، ۱۹۸۴). د ټیټ مالیکولي وزن پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونه (LMW-PAHs) (دوه څخه تر دریو حلقو پورې) کولی شي په همغږۍ سره د مختلفو میکرو مالیکولونو لکه DNA، RNA او پروټینونو سره وصل شي او کارسنجینیک دي (سانټاریلي او نور، ۲۰۰۸). د دوی د هایدروفوبیک طبیعت له امله، دوی د لیپید غشا لخوا جلا شوي دي. په انسانانو کې، سایټوکروم P450 مونو اکسیجنیزونه PAHs ته اکسیډیز کوي ایپوکسایډونه، چې ځینې یې خورا فعال دي (د بیلګې په توګه، بایډیول ایپوکسایډ) او کولی شي د عادي حجرو د وژونکي حجرو بدلولو لامل شي (مارسټن او نور، ۲۰۰۱). سربیره پردې، د PAHs د بدلون محصولات لکه کوینونونه، فینولونه، ایپوکسایډونه، ډایولونه، او نور د اصلي مرکباتو په پرتله ډیر زهرجن دي. ځینې ​​PAHs او د دوی میټابولیک منځګړیتوبونه کولی شي په میټابولیزم کې هورمونونه او مختلف انزایمونه اغیزمن کړي، په دې توګه په وده، مرکزي عصبي سیسټم، د زیږون او معافیت سیسټمونو باندې منفي اغیزه کوي (سویتا او فال، 2005؛ وامسي-کرشنا او نور، 2006؛ اوسټینګ او نور، 2008). د ټیټ مالیکولر وزن PAHs سره لنډمهاله تماس د سږو د فعالیت او ترومبوسس لامل کیږي چې په دمې ناروغانو کې د پوستکي، سږو، مثانې او د معدې د سرطان خطر زیاتوي (اولسن او نور، 2010؛ ډیګز او نور، 2011). د څارویو مطالعاتو دا هم ښودلې چې د PAH سره تماس کولی شي د زیږون فعالیت او پراختیا باندې منفي اغیزې ولري او کولی شي د موتیا، پښتورګو او ځيګر زیان، او یرقان لامل شي. د PAH بایوټرانسفارمیشن مختلف محصولات لکه ډایولونه، ایپوکسایډونه، کوینونونه او آزاد رادیکالونه (کیټیشنونه) د DNA اضافه کونکي جوړوي ښودل شوي. ثابت اضافه کونکي د DNA د نقل کولو ماشین بدلولو لپاره ښودل شوي، پداسې حال کې چې بې ثباته اضافه کونکي کولی شي DNA پاک کړي (په عمده توګه اډینین او ځینې وختونه ګوانین ته)؛ دواړه کولی شي غلطۍ رامینځته کړي چې د بدلونونو لامل کیږي (شویګرټ او نور 2001). سربیره پردې، کوینونونه (بینزو-/پین-) کولی شي د غبرګون وړ اکسیجن ډولونه (ROS) رامینځته کړي، چې DNA او نورو میکرو مالیکولونو ته وژونکي زیان رسوي، په دې توګه د نسج فعالیت/فعالیت اغیزمن کوي ​​(ایوا او ډانوټا 2017). د پیرین، بایفینیل او نافتالین ټیټ غلظت ته اوږدمهاله تماس په تجربوي څارویو کې د سرطان لامل کیږي راپور شوي (ډیګز او نور 2012). د دوی د وژونکي زهرجنیت له امله، د اغیزمنو/ککړو ځایونو څخه د دې PAHs پاکول/لرې کول لومړیتوب دی.
د ککړو ځایونو / چاپیریال څخه د PAHs لرې کولو لپاره مختلف فزیکي او کیمیاوي میتودونه کارول شوي دي. د سوځولو، ډیکلورینیشن، UV اکسیډیشن، فکسیشن، او محلول استخراج په څیر پروسې ډیری زیانونه لري، پشمول د زهرجن فرعي محصولاتو جوړول، د پروسې پیچلتیا، خوندیتوب او تنظیمي مسلې، ټیټ موثریت، او لوړ لګښت. په هرصورت، د مایکروبیل بایوډیګریشن (د بایو ریمیډییشن په نوم یادیږي) یو امید ورکوونکی بدیل چلند دی چې د خالص کلتورونو یا کالونیو په بڼه د مایکرو ارګانیزمونو کارول پکې شامل دي. د فزیکي او کیمیاوي میتودونو په پرتله، دا پروسه چاپیریال دوستانه، غیر برید کوونکې، ارزانه او دوامداره ده. بایو میډیایشن په اغیزمن شوي ځای کې (په سیمه کې) یا په ځانګړي ډول چمتو شوي ځای (په سیمه کې) کې ترسره کیدی شي او له همدې امله د دودیزو فزیکي او کیمیاوي میتودونو په پرتله د درملنې یو ډیر دوامداره میتود ګڼل کیږي (جوهاز او نایډو، 2000؛ اندریوني او ګیانفریدا، 2007؛ میغاراج او نور، 2011؛ ​​فال او نور، 2020؛ سرکار او نور، 2020).
د خوشبويي ککړونکو د تخریب کې دخیل مایکروبیل میټابولیک ګامونو پوهیدل د ایکولوژیکي او چاپیریالي پایښت لپاره خورا لوی علمي او اقتصادي اغیزې لري. اټکل شوی چې په ټوله نړۍ کې 2.1×1018 ګرامه کاربن (C) په رسوباتو او عضوي مرکباتو (لکه تیل، طبیعي ګاز، او ډبرو سکاره، یعنې فوسیل سونګ) کې زیرمه کیږي، چې د نړیوال کاربن دورې لپاره د پام وړ مرسته کوي. په هرصورت، چټک صنعتي کول، د فوسیل سونګ توکو استخراج، او انساني فعالیتونه د لیتوسفیر کاربن زیرمې کموي، چې اټکل کیږي 5.5×1015 ګرامه عضوي کاربن (د ککړونکو په توګه) هر کال فضا ته خوشې کوي (ګونزالیز-ګایا او نور، 2019). د دې عضوي کاربن ډیری برخه د رسوب، ترانسپورت او جریان له لارې ځمکني او سمندري ایکوسیستمونو ته ننوځي. سربیره پردې، د فوسیل سونګ توکو څخه اخیستل شوي نوي مصنوعي ککړونکي، لکه پلاستیک، پلاستیکيزر او پلاستيکي ثبات کونکي (فتالیټونه او د دوی ایزومر)، سمندري، خاوره او آبي ایکوسیستمونه او د دوی بایوټا په جدي توګه ککړوي، په دې توګه د نړیوال اقلیم خطرونه زیاتوي. د مایکروپلاستیکونو مختلف ډولونه، نانوپلاستیکونه، پلاستیکي ټوټې او د هغوی زهرجن مونومر محصولات چې د پولیټیلین ټیریفتالیټ (PET) څخه اخیستل شوي د شمالي امریکا او سویل ختیځ آسیا ترمنځ په ارام سمندر کې راټول شوي، چې "د ارام سمندر لوی کثافات پیچ" جوړوي، چې سمندري ژوند ته زیان رسوي (نیویل او نور، 2020). ساینسي مطالعاتو ثابته کړې چې د هیڅ فزیکي یا کیمیاوي میتودونو له لارې د دې ډول ککړونکو / کثافاتو لرې کول ممکن ندي. پدې شرایطو کې، ترټولو ګټور مایکرو ارګانیزمونه هغه دي چې د اکسیډیټ له لارې ککړونکي په کاربن ډای اکسایډ، کیمیاوي انرژي او نورو غیر زهرجن فرعي محصولاتو کې میټابولیز کولو توان لري چې په نهایت کې د مغذي موادو د سایکل کولو نورو پروسو (H، O، N، S، P، Fe، او نور) ته ننوځي. په دې توګه، د اروماتیک ککړونکي معدني کولو او د هغې د چاپیریال کنټرول د مایکروبیل ایکو فیزیولوژي پوهیدل د مایکروبیل کاربن دورې، خالص کاربن بودیجې او راتلونکي اقلیم خطرونو ارزولو لپاره خورا مهم دي. د چاپیریال څخه د داسې مرکباتو لرې کولو بیړنۍ اړتیا ته په پام سره، په پاکو ټیکنالوژیو تمرکز شوي مختلف ایکو صنعتونه راڅرګند شوي. په بدیل سره، د صنعتي ضایعاتو / ضایعاتو کیمیاوي موادو ارزښت ورکول چې په ایکوسیستمونو کې راټول شوي (د بیلګې په توګه د ضایعاتو څخه شتمنۍ ته لاره) د ګرد اقتصاد او دوامداره پراختیا اهدافو څخه یو ګڼل کیږي (کلوز او نور، 2012). له همدې امله، د دې احتمالي تخریب نوماندانو میټابولیک، انزایمیک او جینیاتي اړخونو پوهیدل د داسې خوشبو ککړونکو مؤثره لرې کولو او بایو میډیایشن لپاره خورا مهم دي.
د ډېرو خوشبويي ککړونکو په منځ کې، موږ د ټیټ مالیکولر وزن لرونکي PAHs لکه نفتالین او بدیل شوي نفتالینونو ته ځانګړې پاملرنه کوو. دا مرکبات د پټرولیم څخه ترلاسه شوي سونګ توکو، ټوکر رنګونو، مصرفي محصولاتو، آفت وژونکو (موت بالونو او د حشراتو مخنیوي)، پلاستیکائزرونو او ټینینونو مهمې برخې دي او له همدې امله په ډیری ایکوسیستمونو کې پراخه دي (پریوس او نور، 2003). وروستي راپورونه د اوبو په رسوباتو، د ځمکې لاندې اوبو او د ځمکې لاندې خاورو، واډوز زونونو او سیندونو بسترونو کې د نفتالین غلظت راټولول روښانه کوي، چې په چاپیریال کې د هغې بایو جمع کول وړاندیز کوي (دتګوپتا او نور، 2019، 2020). جدول 2 د نفتالین او د هغې مشتقاتو فزیکي کیمیاوي ملکیتونه، غوښتنلیکونه او روغتیا اغیزې لنډیز کوي. د نورو لوړ مالیکولر وزن لرونکو PAHs په پرتله، نفتالین او د هغې مشتقات لږ هایدروفوبیک دي، په اوبو کې ډیر محلول کیږي او په ایکوسیستمونو کې په پراخه کچه ویشل شوي دي، نو دوی ډیری وختونه د PAHs میټابولیزم، جینیات او میټابولیک تنوع مطالعه کولو لپاره د ماډل سبسټریټ په توګه کارول کیږي. د مایکرو ارګانیزمونو لوی شمیر د نفتالین او د هغې مشتقاتو میټابولیز کولو توان لري، او د دوی د میټابولیک لارو، انزایمونو او تنظیمي ځانګړتیاو په اړه جامع معلومات شتون لري (مالیک او نور، 2011؛ ​​فال او نور، 2019، 2020). سربیره پردې، نفتالین او د هغې مشتقات د دوی د لوړ کثرت او بایو شتون له امله د چاپیریال ککړتیا ارزونې لپاره د پروټوټایپ مرکباتو په توګه ټاکل شوي. د متحده ایالاتو د چاپیریال ساتنې اداره اټکل کوي چې د نفتالین اوسط کچه د سګرټ لوګي څخه په هر مکعب متره کې 5.19 μg ده، په عمده توګه د نیمګړي احتراق څخه، او د سایډ سټریم لوګي څخه 7.8 څخه تر 46 μg، پداسې حال کې چې د کریوسوټ او نفتالین سره مخ کیدل له 100 څخه تر 10,000 ځله لوړ دي (پریوس او نور. 2003). په ځانګړي ډول نفتالین د ډولونو، سیمو او جنسونو پورې اړوند تنفسي زهرجنیت او سرطان پیدا کولو وړتیا لري. د څارویو د مطالعاتو پراساس، د سرطان په اړه د څیړنې نړیوالې ادارې (IARC) نفتالین د "ممکنه انساني سرطان پیدا کولو" (ګروپ 2B) په توګه طبقه بندي کړی دی. د بدیل نفتالینونو سره مخ کیدل، په عمده توګه د تنفس کولو یا د والدین (شفاهي) ادارې له لارې، د سږو نسجونو ته زیان رسوي او په موږکانو او موږکانو کې د سږو د تومورونو پیښې زیاتوي (ملي توکسیولوژي پروګرام 2). شدید اغیزې عبارت دي له: زړه بدوالی، کانګې، د معدې درد، اسهال، سر درد، ګډوډي، ډیر خوله کیدل، تبه، ټیککارډیا، او نور. له بلې خوا، د پراخه سپیکٹرم کاربامیټ حشره وژونکي کارباریل (1-نافتایل N-میتیل کاربامیټ) د اوبو غیر فقاریه حیواناتو، امفیبیانو، د شاتو مچیو او انسانانو لپاره زهرجن راپور شوي او ښودل شوي چې د اسیتیلچولینسټریز مخه نیسي چې د فلج لامل کیږي (سمولډرز او نور، 2003؛ بولن او ډیسټل، 2011). له همدې امله، د مایکروبیل تخریب، جینیاتي تنظیم، انزایمیک او حجروي تعاملاتو میکانیزمونو پوهیدل په ککړ چاپیریال کې د بایو میډیایشن ستراتیژیو رامینځته کولو لپاره خورا مهم دي.
جدول ۲. د نفتالین او د هغې مشتقاتو د فزیکو کیمیاوي ملکیتونو، کارولو، د پیژندنې میتودونو او اړوندو ناروغیو په اړه مفصل معلومات.
په ککړو ځایونو کې، هایدروفوبیک او لیپوفیلیک اروماتیک ککړونکي کولی شي د چاپیریال مایکروبیوم (ټولنې) باندې د حجرو مختلف اغیزې رامینځته کړي، لکه د غشا د جریان کې بدلون، د غشا نفوذ، د لیپید دوه طبقې پړسوب، د انرژۍ لیږد ګډوډول (د الکترون لیږد زنځیر/پروټون محرک ځواک)، او د غشا سره تړلي پروټینونو فعالیت (سیکیما او نور، 1995). سربیره پردې، ځینې محلول شوي منځګړي لکه کیټیکول او کوینونز د غبرګون وړ اکسیجن ډولونه (ROS) تولیدوي او د DNA او پروټینونو سره اضافه کونکي جوړوي (پینینګ او نور، 1999). په دې توګه، په ایکوسیستمونو کې د دې ډول مرکباتو کثرت د مایکروبیل ټولنو باندې انتخابي فشار راوړي ترڅو په مختلفو فزیولوژیکي کچو کې اغیزمن تخریب کونکي شي، پشمول د جذب/ترانسپورت، د داخلي بدلون، جذب/کارول، او برخې کول.
د ریبوسومل ډیټابیس پروژې-II (RDP-II) پلټنه ښيي چې د باکتریا ټولټال ۹۲۶ ډولونه د رسنیو یا غني کولو کلتورونو څخه جلا شوي وو چې د نفتالین یا د هغې مشتقاتو سره ککړ شوي وو. د پروټیوباکټیریا ګروپ د استازو ترټولو لوړ شمیر درلود (n = ۷۵۵)، ورپسې فرمیکیوټ (۵۲)، باکټیروایډیټس (۴۳)، ایکټینوباکټیریا (۳۹)، ټینیریکیوټ (۱۰)، او غیر طبقه بندي شوي باکتریا (۸) (شکل ۲). د γ-پروټیوباکټیریا (سیوډومونادالونه او ژانتومونادالونه) استازي د لوړ G+C مینځپانګې (۵۴٪) سره د ټولو ګرام منفي ګروپونو واکمن وو، پداسې حال کې چې کلسټریډالونه او باکیلیالونه (۳۰٪) د ګرام مثبت ګروپونه وو چې د ټیټ G+C مینځپانګې سره وو. راپور ورکړل شوی چې سوډوموناس (تر ټولو لوړه شمیره، ۳۳۸ ډولونه) د مختلفو ککړو ایکوسیستمونو (د ډبرو سکرو تار، پټرولیم، خام تیل، خځلې، د تیلو توییدل، فاضله مواد، عضوي کثافات او د ځمکې ډکول) او همدارنګه په سالم ایکوسیستمونو (خاوره، سیندونه، رسوبات او د ځمکې لاندې اوبو) کې د نیفتلین او د هغې میتیل مشتقاتو تخریب کولو توان لري (شکل ۲). سربیره پردې، د دې سیمو د ځینو غني کولو مطالعاتو او میټاجینومیک تحلیل ښودلې چې غیر کلتوري لیجیونیلا او کلستریډیم ډولونه ممکن تخریبي وړتیا ولري، چې د نوي لارو او میټابولیک تنوع مطالعې لپاره د دې باکتریا د کلتور کولو اړتیا په ګوته کوي.
شکل ۲. د نفتالین او نفتالین مشتقاتو سره ککړ چاپیریال کې د باکتریا استازو ټیکسونومیک تنوع او ایکولوژیکي ویش.
د مختلفو اروماتیک هایدروکاربن تخریب کونکو مایکرو ارګانیزمونو په مینځ کې، ډیری یې د کاربن او انرژۍ یوازینۍ سرچینې په توګه د نفتالین تخریب کولو وړتیا لري. د نفتالین میتابولیزم کې دخیل پیښو ترتیب د Pseudomonas sp لپاره تشریح شوی. (ډولونه: NCIB 9816-4، G7، AK-5، PMD-1 او CSV86)، Pseudomonas stutzeri AN10، Pseudomonas fluorescens PC20 او نور ډولونه (ND6 او AS1) (مهاجن او نور، 1994؛ ریسنیک او نور، 1996؛ انویلر او نور، 2000؛ باسو او نور، 2003؛ ډینس او ​​زیلسټرا، 2004؛ سوټا او نور، 2006؛ میټابولیزم د څو برخو ډای اکسیجنیز [نافتالین ډای اکسیجنیز (NDO)، د هایدروکسیلیټینګ ډای اکسیجنیز حلقه] لخوا پیل کیږي چې د مالیکولر اکسیجن په کارولو سره د نافتالین د اروماتیک حلقو څخه د یوې اکسیډیشن کتلیز کوي، نافتالین په cis-naphthalenediol بدلوي (شکل 3). Cis-dihydrodiol په بدلیږي ۱،۲-ډای هایدروکسینافتالین د ډیهایډروجنیز لخوا. د حلقوي ټوټې کولو ډای اکسیجنیز، ۱،۲-ډای هایدروکسینافتالین ډای اکسیجنیز (۱۲DHNDO)، ۱،۲-ډای هایدروکسینافتالین په ۲-هایدروکسیکرومین-۲-کاربوکسیلیک اسید بدلوي. انزایماتیک سیس-ټرانس ایزومیریزیشن ټرانس-او-هایدروکسیبینزایلیډینپیرویټ تولیدوي، کوم چې د هایدراټیس الډولاز لخوا سیلیسیلیک الډی هایډ او پیروویټ ته ماتیږي. عضوي اسید پیروویټ لومړی C3 مرکب و چې د نفتالین کاربن کنکال څخه اخیستل شوی او مرکزي کاربن لارې ته لیږدول شوی. سربیره پردې، NAD+ پورې تړلی سیلیسیلاډی هایډ ډیهایډروجنیز سیلیسیلاډی هایډ سیلیسیلیک اسید ته بدلوي. پدې مرحله کې میټابولیزم د نفتالین تخریب "پورته لاره" بلل کیږي. دا لاره په ډیری نفتالین تخریب کونکي باکتریا کې خورا عام ده. په هرصورت، یو څو استثناوې شتون لري؛ د مثال په توګه، په ترموفیلیک باسیلس هامبورګي ۲ کې، د نفتالین تخریب د نفتالین لخوا پیل کیږي. 2,3-dioxygenase چې 2,3-dihydroxynapthalene جوړوي (Annweiler et al.، 2000).
شکل ۳. د نفتالین، میتیل نافتالین، نافتویک اسید، او کارباریل تخریب لارې. ګرد شوي شمیرې هغه انزایمونه استازیتوب کوي چې د نفتالین او د هغې مشتقاتو د پرله پسې بدلون لپاره مسؤل دي چې په راتلونکو محصولاتو کې راځي. ۱ — نفتالین ډای اکسیجنیز (NDO)؛ ۲، سیس-ډای هایدروډیول ډیهایډروجنیز؛ ۳، ۱،۲-ډای هایدروکسینافتالین ډای اکسیجنیز؛ ۴، ۲-هایدروکسیکرومین-۲-کاربوکسیلیک اسید ایزومیریز؛ ۵، ټرانس-او-هایدروکسیبینزیلایډینپیروویټ هایدراټیس الډولاز؛ ۶، سیلیسیلاډیهایډ ډیهایډروجنیز؛ ۷، سیلیسیلاډیهایډ ۱-هایدروکسیلیز؛ ۸، کیټکول ۲،۳-ډای اکسیجنیز (C23DO)؛ ۹، ۲-هایدروکسیموکونیټ سیمیالډیهایډ ډیهایډروجنیز؛ ۱۰، ۲-ایکسوپنټ-۴-اینوټ هایدراټیس؛ ۱۱، ۴-هایدروکسی-۲-ایکسوپنټانویټ الډولاز؛ ۱۲، اسیتالډیهایډ ډیهایډروجنیز؛ ۱۳، کیټکول-۱،۲-ډای اکسیجنیز (C12DO)؛ ۱۴، میوکونیټ سایکلو ایزومیریز؛ ۱۵، میوکونولاکټون ډیلټا-آیسومیریز؛ ۱۶، β-کیټواډیپټینولاکتون هایدرولیس؛ ۱۷، β-کیټواډیپیټ سوکسینیل-CoA ټرانسفریز؛ ۱۸، β-کیټواډیپیټ-CoA تیولیز؛ ۱۹، سوکسینیل-CoA: اسیتیل-CoA سوکسینیلټرانسفریز؛ ۲۰، سیلیسیلایټ ۵-هایدروکسینیز؛ ۲۱ - جینټیسیټ ۱،۲-ډای اکسیجنیز (GDO)؛ ۲۲، مالیلپیروویټ ایزومیریز؛ ۲۳، فوماریلپیروویټ هایدرولیس؛ ۲۴، میتیل نافتالین هایدروکسینیز (NDO)؛ ۲۵، هایدروکسیمیتیل نافتالین ډیهایډروجنیز؛ ۲۶، نافتالډیهایډ ډیهایډروجنیز؛ ۲۷، ۳-فورمیلسالیسیلیک اسید اکسیډیز؛ ۲۸، هایدروکسی ایزوفتالیټ ډیکاربوکسیلاز؛ ۲۹، کارباریل هایدرولیس (CH)؛ ۳۰، ۱-نافتول-۲-هایډروکسیلاز.
د ژوندي موجود او د هغې د جینیاتي جوړښت پورې اړه لري، پایله لرونکی سیلیسیلیک اسید یا د سیلیسیلایټ 1-هایډروکسیلیز (S1H) په کارولو سره د کیټیکول لارې له لارې یا د سیلیسیلایټ 5-هایډروکسیلیز (S5H) په کارولو سره د جینټیسیټ لارې له لارې نور میټابولیز کیږي (شکل 3). څرنګه چې سیلیسیلیک اسید د نفتالین میټابولیزم (پورته لاره) کې لوی منځګړی دی، د سیلیسیلیک اسید څخه د TCA منځګړیتوب ته ګامونه ډیری وختونه د ښکته لارې په نوم یادیږي، او جینونه په یو واحد اوپرون کې تنظیم شوي دي. دا لیدل عام دي چې د پورتنۍ لارې اوپرون (nah) او د ښکته لارې اوپرون (sal) کې جینونه د عام تنظیمي فکتورونو لخوا تنظیم شوي دي؛ د مثال په توګه، NahR او سیلیسیلیک اسید د هڅونکو په توګه عمل کوي، چې دواړه اوپرون ته اجازه ورکوي چې په بشپړ ډول نفتالین میټابولیز کړي (Phale et al., 2019, 2020).
سربیره پردې، کیټکول په دوراني ډول د کیټکول 2,3-ډای اکسیجنیز (C23DO) (ین او نور، 1988) لخوا د میټا لارې له لارې 2-هایډروکسیمیوکونیټ سیمیالډیهایډ ته ویشل کیږي او د 2-هایډروکسیمیوکونیټ سیمیالډیهایډ هایدرولیس لخوا نور هایدرولیس کیږي ترڅو 2-هایډروکسیپینټ-2,4-ډیانویک اسید جوړ کړي. 2-هایډروکسیپینټ-2,4-ډیانوایټ بیا د هایدراټیس (2-آکسوپینټ-4-انوایټ هایدراټیس) او الډولاز (4-هایدروکسی-2-آکسوپینټانوایټ الډولاز) لخوا پیروویټ او اسیتالډیهایډ ته بدلیږي او بیا مرکزي کاربن لارې ته ننوځي (شکل 3). په بدیل سره، کیټکول په دوراني ډول د کیټکول 1,2-آکسیجینیز (C12DO) لخوا د اورتو لارې له لارې cis،cis-muconate ته ویشل کیږي. میوکونیټ سایکلو ایزومیراز، میوکونولاکټون ایزومیراز، او β-کیټواډیپیټ-نولاکټون هایدرولیس cis،cis-میوکونیټ په 3-آکسواډیپیټ بدلوي، کوم چې د succinyl-CoA او acetyl-CoA له لارې مرکزي کاربن لارې ته ننوځي (نوزاکي او نور، 1968) (شکل 3).
د جینټیسیټ (2,5-ډای هایدروکسی بینزویټ) لارې کې، د اروماتیک حلقه د جینټیسیټ 1,2-ډای اکسیجنیز (GDO) لخوا ماتیږي ترڅو مالیل پیریویټ جوړ کړي. دا محصول په مستقیم ډول د پیروویټ او مالیټ لپاره هایدرولیز کیدی شي، یا دا د فوماریل پیریویټ جوړولو لپاره ایزومیریز کیدی شي، کوم چې بیا د پیروویټ او فوماریټ لپاره هایدرولیز کیدی شي (لارکین او ډی، 1986). د بدیل لارې انتخاب په بایو کیمیکل او جینیاتي کچه کې په ګرام منفي او ګرام مثبت باکتریا دواړو کې لیدل شوی (موراوسکي او نور، 1997؛ وایټ او نور، 1997). ګرام منفي باکتریا (سیوډوموناس) د سیلیسیلیک اسید کارولو ته ترجیح ورکوي، کوم چې د نیفتلین میټابولیزم هڅونکی دی، د سیلیسیلیټ 1-هایدروکسیلیز په کارولو سره یې کیټکول ته ډیکاربوکسیلیټ کوي (ګیبسن او سبرامنین، 1984). له بلې خوا، په ګرام مثبت باکتریا (روډوکوکس) کې، سیلیسیلایټ ۵-هایډروکسیلیز سیلیسیلیک اسید په جینټیسیک اسید بدلوي، پداسې حال کې چې سیلیسیلیک اسید د نفتالین جینونو په لیږد کې هیڅ انډکټیو اغیزه نلري (ګرنډ او نور، ۱۹۹۲) (شکل ۳).
راپور ورکړل شوی چې د سیوډوموناس CSV86، اوشنوباکټیریم NCE312، مارینوموناس نافتوتروفیکس، سپینګوموناس پاکسیموبیلیس 2322، ویبریو سایکلوټروفوس، سیوډوموناس فلوروسینس LP6a، سیوډوموناس او مایکوباکټیریم ډولونه کولی شي مونومیتیل نافتالین یا ډیمیتیل نافتالین تخریب کړي (ډین-ریمونډ او بارتا، 1975؛ کین او ویلیامز، 1982؛ مهاجن او نور، 1994؛ دتا او نور، 1998؛ هیډلنډ او نور، 1999). د دوی په منځ کې، د سیوډوموناس سپي CSV86 د 1-میتیل نافتالین او 2-میتیل نافتالین تخریب لاره په روښانه ډول د بایو کیمیکل او انزایمیک کچو کې مطالعه شوې ده (مهاجان او نور، 1994). ۱-میتیل نافتالین د دوو لارو له لارې میټابولیز کیږي. لومړی، د اروماتیک حلقه هایدروکسیلیټ کیږي (د میتیل نافتالین غیر بدیل حلقه) ترڅو cis-1,2-dihydroxy-1,2-dihydro-8-methylnaphthalene جوړ کړي، کوم چې نور د میتیل سیلیسیلیټ او میتیل کیټیکول ته اکسیډیز کیږي، او بیا د حلقوي تخریب وروسته مرکزي کاربن لارې ته ننوځي (شکل ۳). دې لارې ته د "کاربن سرچینې لاره" ویل کیږي. په دوهم "ډیټوکسفیکیشن لاره" کې، میتیل ګروپ د NDO لخوا هایدروکسیلیټ کیدی شي ترڅو ۱-هایډروکسیمیتیل نافتالین جوړ کړي، کوم چې نور هم ۱-نفتهویک اسید ته اکسیډیز کیږي او د مړ پای محصول په توګه د کلتور په منځ کې خارج کیږي. مطالعاتو ښودلې چې د CSV86 سټرین نشي کولی په ۱ او ۲-نفتهویک اسید کې د کاربن او انرژۍ یوازینۍ سرچینې په توګه وده وکړي، چې د هغې د ډیټوکسفیکیشن لاره تاییدوي (مهاجن او نور، ۱۹۹۴؛ باسو او نور، ۲۰۰۳). په ۲-میتیل نافتالین کې، د میتیل ګروپ د هایدروکسیلیز له لارې هایدروکسیلیشن ترسره کوي ترڅو ۲-هایډروکسیمیتیل نافتالین جوړ کړي. سربیره پردې، د نفتالین حلقې غیر بدلیدونکی حلقه د ډای هایدروډیول جوړولو لپاره د حلقې هایدروکسیلیشن څخه تیریږي، کوم چې د انزایم-کتالیز شوي تعاملاتو په لړۍ کې ۴-هایډروکسیمیتیل کاتیکول ته اکسیډیز کیږي او د میټا-رنګ د تخریب لارې له لارې مرکزي کاربن لارې ته ننوځي. په ورته ډول، راپور ورکړل شوی چې S. paucimobilis 2322 د NDO څخه کار اخلي ترڅو ۲-میتیل نافتالین هایدروکسیلیټ کړي، کوم چې نور اکسیډیز کیږي ترڅو میتیل سیلیسیلیټ او میتیل کاتیکول جوړ کړي (Dutta et al., 1998).
نافتویک اسیدونه (بدیل شوي/غیر بدیل شوي) د ډیټوکسیفیکیشن/بایوټرانسفارمیشن فرعي محصولات دي چې د میتیل نافتالین، فینانترین او انتراسین د تخریب په جریان کې رامینځته کیږي او په مصرف شوي کلتوري مینځ کې خوشې کیږي. راپور ورکړل شوی چې د خاورې جلا کول سټینوټروفوموناس مالټوفیلیا CSV89 د کاربن سرچینې په توګه د 1-نافتویک اسید میټابولیز کولو توان لري (فایل او نور، 1995). میټابولیزم د اروماتیک حلقې د ډای هایدروکسیلیشن سره پیل کیږي ترڅو 1,2-ډای هایدروکسی-8-کاربوکسینافتالین جوړ کړي. پایله لرونکی ډایول د 2-هایدروکسی-3-کاربوکسیبینزیلیډینپیروویټ، 3-فورمیلسالیسیلیک اسید، 2-هایدروکسیاسوفتالیک اسید او سیلیسیلیک اسید له لارې کیټکول ته اکسیډیز کیږي او د میټا-رینګ د تخریب لارې له لارې مرکزي کاربن لارې ته ننوځي (شکل 3).
کارباریل د نافتیل کاربامیټ آفت وژونکی دی. په ۱۹۷۰ لسیزه کې په هند کې د شنه انقلاب راهیسې، د کیمیاوي سرې او آفت وژونکو کارول د کرنې غیر نقطې سرچینو څخه د پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربن (PAH) اخراج کې زیاتوالی راوستی دی (پینګالي، ۲۰۱۲؛ دتاګوپتا او نور، ۲۰۲۰). په هند کې د ټول فصل ځمکې اټکل ۵۵٪ (۸۵،۷۲۲،۰۰۰ هکتاره) د کیمیاوي آفت وژونکو سره درملنه کیږي. په تیرو پنځو کلونو کې (۲۰۱۵-۲۰۲۰)، د هند د کرنې سکتور په اوسط ډول په کال کې له ۵۵،۰۰۰ څخه تر ۶۰،۰۰۰ ټنو پورې آفت وژونکي کارولي دي (د کوپراتیفونو او بزګرانو د هوساینې ریاست، د کرنې وزارت، د هند حکومت، اګست ۲۰۲۰). په شمالي او مرکزي ګنګیتیک میدانونو کې (هغه ایالتونه چې لوړ نفوس او د نفوس کثافت لري)، په فصلونو کې د آفت وژونکو کارول پراخه دي، چې حشره وژونکي یې غالب دي. کارباریل (۱-نافتیل-این-میتیل کاربامات) یو پراخ طیف دی، چې په منځنۍ کچه او له هغه څخه تر لوړې کچې زهرجن کاربامات حشره وژونکی دی چې په هندي کرنه کې په اوسط ډول د ۱۰۰-۱۱۰ ټنو په اندازه کارول کیږي. دا معمولا د سیون په نوم سوداګریز نوم پلورل کیږي او د حشراتو (ایفډز، د اور میږیان، پسو، مایټس، غڼې او ډیری نور بهرني آفتونه) کنټرولولو لپاره کارول کیږي چې په مختلفو فصلونو (جوار، سویابین، پنبه، میوې او سبزیجات) اغیزه کوي. ځینې مایکرو ارګانیزمونه لکه سیوډوموناس (NCIB 12042، 12043، C4، C5، C6، C7، سیوډوموناس پوټیدا XWY-1)، روډوکوکس (NCIB 12038)، سیفنګوباکټیریم spp. (CF06)، برکولډیریا (C3)، مایکروکوکس او ارتروباکټر هم د نورو آفتونو کنټرول لپاره کارول کیدی شي. راپور ورکړل شوی چې RC100 کولی شي کارباریل تخریب کړي (لارکین او ورځ، 1986؛ چاپلامادوګو او چوهدري، 1991؛ هایاتسو او نور، 1999؛ سویتا او فال، 2005؛ ترویدي او نور، 2017). د کارباریل د تخریب لاره په پراخه کچه د سیوډوموناس سپي د خاورې په جلا جلا برخو کې د بایو کیمیکل، انزایمیک او جینیاتي کچو کې مطالعه شوې ده. سټرینز C4، C5 او C6 (سویتا او فال، 2005؛ ترویدي او نور، 2016) (انځور 3). میټابولیک لاره د کارباریل هایدرولیس (CH) لخوا د ایسټر بانډ د هایدرولیسس سره پیل کیږي ترڅو 1-نافتول، میتیلامین او کاربن ډای اکسایډ جوړ کړي. ۱-نافتول بیا د ۱-نافتول هایدروکسیلیز (۱-NH) لخوا په ۱،۲-ډای هایدروکسینافتالین بدلیږي، کوم چې د مرکزي کاربن لارې له لارې د سیلیسیلایټ او جینټیسیټ له لارې نور هم میټابولیز کیږي. د کارباریل تخریب کونکي ځینې باکتریا راپور شوي چې دا د کیټیکول اورتو حلقې د تخریب له لارې سیلیسیلیک اسید ته میټابولیز کوي (لارکین او ډی، ۱۹۸۶؛ چاپلامادوګو او چوهدري، ۱۹۹۱). د یادونې وړ ده چې د نیفتلین تخریب کونکي باکتریا په عمده توګه د کیټیکول له لارې سیلیسیلیک اسید میټابولیز کوي، پداسې حال کې چې کارباریل تخریب کونکي باکتریا غوره ګڼي چې د جینټیسیټ لارې له لارې سیلیسیلیک اسید میټابولیز کړي.
د نفتالین سلفونیک اسید/ډیسلفونیک اسید او نفتایلامین سلفونیک اسید مشتقات د ایزو رنګونو، لوندولو اجنټانو، منتشر کونکو او نورو په تولید کې د منځګړو په توګه کارول کیدی شي. که څه هم دا مرکبات د انسانانو لپاره ټیټ زهرجنیت لري، د سایټوټوکسیسیټي ارزونو ښودلې چې دوی د کب، ډافنیا او الګی لپاره وژونکي دي (ګریم او نور، 1994). د سیوډوموناس نسل (A3، C22 فشارونه) استازي راپور شوي چې د اروماتیک حلقې دوه ځله هایدروکسیلیشن له لارې میټابولیزم پیل کوي چې د سلفونیک اسید ګروپ لري ترڅو ډای هایدروډیول جوړ کړي، کوم چې نور د سلفایټ ګروپ د ناڅاپي تخریب له لارې 1,2-ډای هایدروکسینافتالین ته بدلیږي (بریلون او نور، 1981). پایله لرونکی 1,2-ډای هایدروکسینافتالین د کلاسیک نفتالین لارې له لارې کیټابولیز کیږي، د بیلګې په توګه، د کیټکول یا جینټیسیټ لارې (شکل 4). دا ښودل شوې ده چې امینونافتالین سلفونیک اسید او هایدروکسینافتالین سلفونیک اسید د مخلوط باکتریا کنسورشیا لخوا د تکمیلي کیټابولیک لارو سره په بشپړ ډول تخریب کیدی شي (نورټیمن او نور، 1986). دا ښودل شوې ده چې د کنسورشیم یو غړی د 1,2-ډای اکسیجنیشن لخوا امینونافتالین سلفونیک اسید یا هایدروکسینافتالین سلفونیک اسید ډیسلفوریز کوي، پداسې حال کې چې امینوسالیسیلایټ یا هایدروکسینافتالین سلفونیک اسید د کلچر میډیم ته د مړ پای میټابولایټ په توګه خوشې کیږي او وروسته د کنسورشیم نورو غړو لخوا اخیستل کیږي. نافتالینیډیسلفونیک اسید نسبتا قطبي دی مګر په ضعیف ډول بایوډیګریډ وړ دی او له همدې امله د مختلفو لارو له لارې میټابولیز کیدی شي. لومړی ډیسلفوریزیشن د اروماتیک حلقې او سلفونیک اسید ګروپ د ریجیوسیلیکټیک ډای هایدروکسیلیشن په جریان کې پیښیږي؛ دوهم ډیسلفرایزیشن د 5-سلفوسالیسیلیک اسید د هایدروکسیلیشن په جریان کې د سیلیسیلیک اسید 5-هایډروکسیلاز لخوا رامینځته کیږي ترڅو جینټیسیک اسید رامینځته کړي، کوم چې د کاربن مرکزي لارې ته ننوځي (بریلون او نور، 1981) (شکل 4). هغه انزایمونه چې د نفتالین تخریب لپاره مسؤل دي د نفتالین سلفونیټ میتابولیزم لپاره هم مسؤل دي (بریلون او نور، 1981؛ کیک او نور، 2006).
شکل ۴. د نفتالین سلفونیټ تخریب لپاره میټابولیک لارې. د حلقو دننه شمیرې د نفتالین سلفونیټ میتابولیزم لپاره مسؤل انزایمونه استازیتوب کوي، چې په شکل ۳ کې تشریح شوي انزایمونو ته ورته/ورته دي.
د ټیټ مالیکولر وزن PAHs (LMW-PAHs) کموونکي، هایدروفوبیک او ضعیف محلول دي، او له همدې امله د طبیعي ماتیدو / تخریب لپاره حساس ندي. په هرصورت، ایروبیک مایکرو ارګانیزمونه د مالیکولر اکسیجن (O2) جذبولو سره د اکسیډیز کولو توان لري. دا انزایمونه په عمده توګه د اکسیډوریوډکټیسز ټولګي پورې اړه لري او کولی شي مختلف تعاملات ترسره کړي لکه د اروماتیک حلقوي هایدروکسیلیشن (مونو- یا ډای هایدروکسیلیشن)، ډیهایډروجنیشن او اروماتیک حلقوي تخریب. د دې تعاملاتو څخه ترلاسه شوي محصولات په لوړ اکسیډیشن حالت کې دي او د مرکزي کاربن لارې له لارې په اسانۍ سره میټابولیز کیږي (Phale et al., 2020). د تخریب لارې کې انزایمونه د انډیکیبل په توګه راپور شوي. د دې انزایمونو فعالیت خورا ټیټ یا د پام وړ دی کله چې حجرې په ساده کاربن سرچینو لکه ګلوکوز یا عضوي اسیدونو کې وده کوي. جدول 3 د مختلفو انزایمونو (اکسیجنیزز، هایدرولیسز، ډیهایډروجنیزز، اکسیډیزز، او نور) لنډیز کوي چې د نیفتالین او د هغې مشتقاتو میټابولیزم کې ښکیل دي.
جدول ۳. د انزایمونو بایوکیمیايي ځانګړتیاوې چې د نفتالین او د هغې مشتقاتو د تخریب لپاره مسؤل دي.
د راډیو ایزوټوپ مطالعاتو (18O2) ښودلې چې د اکسیجنیزونو لخوا د مالیکولر O2 یوځای کول د مرکب د نورو بایوډیګریشن فعالولو لپاره ترټولو مهم ګام دی (حیاشي او نور، 1955؛ میسن او نور، 1955). د مالیکولر اکسیجن (O2) څخه د سبسټریټ ته د اکسیجن یو اتوم (O) شاملول د انډوجینس یا خارجي مونو اکسیجنیزونو (چې هایدروکسیلیزونه هم ویل کیږي) لخوا پیل کیږي. بل اکسیجن اتوم اوبو ته راټیټیږي. خارجي مونو اکسیجنیزونه د NADH یا NADPH سره فلاوین کموي، پداسې حال کې چې په انډومونوکسیلینیزونو کې فلاوین د سبسټریټ لخوا کمیږي. د هایدروکسیلیشن موقعیت د محصول په جوړښت کې تنوع رامینځته کوي. د مثال په توګه، سیلیسیلیټ 1-هایډروکسیلیز هایدروکسیلیټس د C1 موقعیت کې سیلیسیلیک اسید هایدروکسیلیټس کوي، کیټکول جوړوي. له بلې خوا، څو برخې سیلیسیلایټ ۵-هایډروکسیلیز (چې ریډکټیس، فیریډوکسین، او اکسیجنیز فرعي واحدونه لري) د C5 موقعیت کې سیلیسیلیک اسید هایدروکسیلیټ کوي، چې جینټیسیک اسید جوړوي (یاماموتو او نور، ۱۹۶۵).
ډای اکسیجنیزونه دوه O2 اتومونه په سبسټریټ کې شاملوي. د جوړ شویو محصولاتو پورې اړه لري، دوی په حلقوي هایدروکسیلیټینګ ډای اکسیجنیزونو او حلقوي کلیوینګ ډای اکسیجنیزونو ویشل شوي دي. حلقوي هایدروکسیلیټینګ ډای اکسیجنیزونه اروماتیک سبسټریټونه په cis-dihydrodiols (د بیلګې په توګه، naphthalene) بدلوي او په باکتریا کې عام دي. تر اوسه پورې، دا ښودل شوي چې ژوندي موجودات چې د حلقوي هایدروکسیلیټینګ ډای اکسیجنیزونه لري د مختلفو اروماتیک کاربن سرچینو په وده کې وړتیا لري، او دا انزایمونه د NDO (naphthalene)، toluene dioxygenase (TDO، toluene)، او biphenyl dioxygenase (BPDO، biphenyl) په توګه طبقه بندي شوي دي. NDO او BPDO دواړه کولی شي د مختلفو پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونو (ټولوین، نایټروټولوین، زایلین، ایتیل بینزین، نافتالین، بایفینیل، فلورین، انډول، میتیل نافتالین، نافتالین سلفونیټ، فینانترین، انتراسین، اسټوفینون، او نور) دوه ګونی اکسیډیشن او د اړخ زنځیر هایدروکسیلیشن کتلایژیک کړي (بویډ او شیلډریک، 1998؛ فال او نور، 2020). NDO یو څو اجزاو سیسټم دی چې د اکسیډوریډکټیس، فیریډوکسین، او د فعال سایټ لرونکي اکسیجنیز اجزا څخه جوړ دی (ګیبسن او سبرامنین، 1984؛ ریسنیک او نور، 1996). د NDO کتلایټیک واحد د لوی α فرعي واحد او یو کوچنی β فرعي واحد څخه جوړ دی چې په α3β3 ترتیب کې تنظیم شوی. NDO د اکسیجنیزونو یوې لویې کورنۍ پورې اړه لري او د هغې α-subunit د ریسکی سایټ [2Fe-2S] او یو مونو نیوکلیور غیر هیم اوسپنه لري، کوم چې د NDO سبسټریټ ځانګړتیا ټاکي (Parales et al., 1998). معمولا، په یوه کتلټیک دوره کې، د پیریډین نیوکلیوټایډ کمولو څخه دوه الکترونونه د ریډکټیس، فیریډوکسین او ریسکی سایټ له لارې په فعال سایټ کې Fe(II) ایون ته لیږدول کیږي. د کمولو مساوي مالیکولر اکسیجن فعالوي، کوم چې د سبسټریټ ډای هایدروکسیلیشن لپاره یو شرط دی (Ferraro et al., 2005). تر اوسه پورې، یوازې یو څو NDOs د مختلفو ډولونو څخه پاک شوي او په تفصیل سره مشخص شوي او د نیفتلین تخریب کې دخیل لارو جینیاتي کنټرول په تفصیل سره مطالعه شوی (Resnick et al., 1996; Parales et al., 1998; Karlsson et al., 2003). د حلقوي-تخریب کونکي ډای اکسیجنیزونه (اینډو- یا اورتو-رنګ-تخریب کونکي انزایمونه او ایکسوډیول- یا میټا-رنګ-تخریب کونکي انزایمونه) په هایدروکسیلیټ شوي اروماتیک مرکباتو عمل کوي. د مثال په توګه، د اورتو-رنګ-تخریب کونکي ډای اکسیجنیز کیټیکول-1,2-ډای اکسیجنیز دی، پداسې حال کې چې میټا-رنګ-تخریب کونکي ډای اکسیجنیز کیټیکول-2,3-ډای اکسیجنیز دی (کوجیما او نور، 1961؛ نوزاکي او نور، 1968). د مختلفو اکسیجنیزونو سربیره، مختلف ډیهایډروجنیزونه هم شتون لري چې د اروماتیک ډای هایدروډیولونو، الکولو او الډیهایډونو د ډیهایډروجنیشن لپاره مسؤل دي او د الکترون منلوونکو په توګه NAD+/NADP+ کاروي، کوم چې ځینې مهم انزایمونه دي چې په میټابولیزم کې ښکیل دي (ګیبسن او سبرامنیم، 1984؛ شا او هرایاما، 1990؛ فاهل او نور، 2020).
انزایمونه لکه هایدروالیز (ایسټیریز، امیډیز) د انزایمونو دوهم مهم ټولګی دی چې د کوویلنټ بانډونو د ماتولو لپاره اوبه کاروي او پراخه سبسټریټ ځانګړتیا ښیې. کارباریل هایدرووالیز او نور هایدرووالیز د ګرام منفي باکتریا په غړو کې د پیری پلازم (ټرانس میمبرین) اجزا ګڼل کیږي (کامیني او نور، 2018). کارباریل دواړه امایډ او ایسټر لینکیج لري؛ له همدې امله، دا د ایسټریز یا امیډیز لخوا هایدروالیز کیدی شي ترڅو 1-نافتول جوړ کړي. په ریزوبیم کې کارباریل ریزوبیم سټرین AC10023 او ارتروباکټرې سټرین RC100 راپور شوي چې په ترتیب سره د ایسټریز او امیډیز په توګه کار کوي. په ارتروباکټرې سټرین RC100 کې کارباریل هم د امیډیز په توګه کار کوي. RC100 د څلورو N-methylcarbamate ټولګي حشره وژونکو لکه کارباریل، میتومیل، میفینامیک اسید او XMC هایدرولیز کولو لپاره ښودل شوي (Hayaatsu et al., 2001). راپور ورکړل شوی چې په Pseudomonas sp. C5pp کې CH کولی شي په کارباریل (100٪ فعالیت) او 1-naphthylacetate (36٪ فعالیت) باندې عمل وکړي، مګر په 1-naphthylacetamide باندې عمل نه کوي، دا په ګوته کوي چې دا یو ایسټریز دی (Trivedi et al., 2016).
د بایو کیمیکل مطالعاتو، د انزایمونو تنظیم کولو نمونې، او جینیاتي تحلیل ښودلې چې د نفتالین تخریب جینونه د دوه انډیکیبل تنظیمي واحدونو یا "اوپیرون" څخه جوړ شوي دي: نه ("پورته جریان لاره"، د نفتالین سیلیسیلیک اسید ته بدلوي) او سال ("ښکته جریان لاره"، د کیټیکول له لارې د سیلیسیلیک اسید مرکزي کاربن لارې ته بدلوي). سیلیسیلیک اسید او د هغې انلاګونه کولی شي د هڅوونکي په توګه عمل وکړي (شمس الزمان او بارنسلي، 1974). د ګلوکوز یا عضوي اسیدونو په شتون کې، اوپیرون فشارول کیږي. شکل 5 د نفتالین تخریب بشپړ جینیاتي سازمان ښیې (د اوپیرون په بڼه). د نفتالین ډیری نومول شوي ډولونه/بڼې (ndo/pah/dox) تشریح شوي او موندل شوي چې د ټولو سیوډوموناس ډولونو په مینځ کې لوړ ترتیب هومولوژي (90٪) لري (عباسیان او نور، 2016). د نفتالین اپسټریم لارې جینونه عموما په اجماع ترتیب کې تنظیم شوي لکه څنګه چې په شکل 5A کې ښودل شوي. یو بل جین، nahQ، هم د نفتالین میتابولیزم کې دخیل بلل شوی او معمولا د nahC او nahE ترمنځ موقعیت لري، مګر د هغې اصلي فعالیت باید روښانه شي. په ورته ډول، nahY جین، چې د نفتالین حساس کیموټیکسس لپاره مسؤل دی، په ځینو غړو کې د nah اوپیرون په لرې پای کې وموندل شو. په رالستونیا sp. کې، د U2 جین کوډ کول چې ګلوټاتیون S-transferase (gsh) د nahAa او nahAb ترمنځ موقعیت لري وموندل شو مګر د نفتالین کارولو ځانګړتیاو اغیزه یې نه ده کړې (زیلسټرا او نور، 1997).
شکل ۵. د باکتریا د ډولونو ترمنځ د نفتالین د تخریب په جریان کې لیدل شوي جینیاتي تنظیم او تنوع؛ (الف) د نفتالین پورتنۍ لاره، د نفتالین میتابولیزم سیلیسیلیک اسید ته؛ (ب) د نفتالین ښکته لاره، سیلیسیلیک اسید د کیټکول له لارې مرکزي کاربن لارې ته؛ (ج) سیلیسیلیک اسید د جینټیسیټ له لارې مرکزي کاربن لارې ته.
"ښکته لاره" (سال اوپرون) معمولا د nahGTHINLMOKJ څخه جوړه ده او د کیټیکول میټرینګ کلیویج لارې له لارې سیلیسیلایټ پیروویټ او اسټیلډی هایډ ته بدلوي. د nahG جین (د سیلیسیلایټ هایدروکسیلیز کوډ کول) د اوپرون په نږدې پای کې ساتل شوی وموندل شو (انځور 5B). د نورو نفتالین تخریب کونکو سټرینونو سره پرتله کول، په P. putida CSV86 کې nah او sal اوپرونونه یو شان او ډیر نږدې تړاو لري (شاوخوا 7.5 kb). په ځینو ګرام منفي باکتریاو کې، لکه Ralstonia sp. U2، Polaromonas naphthalenivorans CJ2، او P. putida AK5، نفتالین د جینټیسیټ لارې له لارې د مرکزي کاربن میټابولایټ په توګه میټابولیز کیږي (د sgp/nag اوپرون په بڼه). د جین کیسیټ معمولا د nagAaGHAbAcAdBFCQEDJI په بڼه ښودل کیږي، چیرې چې nagR (د LysR ډول تنظیم کونکي کوډ کول) په پورتنۍ پای کې موقعیت لري (شکل 5C).
کارباریل د ۱-نافتول، ۱،۲-ډای هایدروکسینافتالین، سیلیسیلیک اسید، او جینټیسیک اسید د میټابولیزم له لارې مرکزي کاربن دورې ته ننوځي (شکل ۳). د جینیاتي او میټابولیک مطالعاتو پراساس، دا وړاندیز شوی چې دا لاره په "پورته" (د کارباریل سیلیسیلیک اسید ته بدلون)، "منځنی" (د سیلیسیلیک اسید جینټیسیک اسید ته بدلون)، او "ښکته" (د مرکزي کاربن لارې منځګړیو ته د جینټیسیک اسید بدلون) ویشل شي (سینګ او نور، ۲۰۱۳). د C5pp (سوپرکونټیګ A، ۷۶.۳ kb) جینومیک تحلیل څرګنده کړه چې mcbACBDEF جین د کارباریل سیلیسیلیک اسید ته بدلون کې ښکیل دی، وروسته mcbIJKL د سیلیسیلیک اسید جینټیسیک اسید ته بدلون کې، او mcbOQP د جینټیسیک اسید مرکزي کاربن منځګړیو ته بدلولو کې ښکیل دی (فومارټ او پیروویټ، تریویدي او نور، ۲۰۱۶) (شکل ۶).
راپور ورکړل شوی چې هغه انزایمونه چې د اروماتیک هایدروکاربنونو (د نفتالین او سیلیسیلیک اسید په شمول) په تخریب کې ښکیل دي د اړوندو مرکباتو لخوا هڅول کیدی شي او د ساده کاربن سرچینو لکه ګلوکوز یا عضوي اسیدونو لخوا منع کیدی شي (شینګلر، 2003؛ فیل او نور، 2019، 2020). د نفتالین او د هغې مشتقاتو د مختلفو میټابولیک لارو په مینځ کې، د نفتالین او کارباریل تنظیمي ځانګړتیاوې تر یوې اندازې پورې مطالعه شوي. د نفتالین لپاره، جینونه د پورته او ښکته دواړو لارو کې د NahR لخوا تنظیم کیږي، د LysR ډوله ټرانس ایکټینګ مثبت تنظیم کونکی. دا د سیلیسیلیک اسید لخوا د nah جین د انډکشن او د هغې د لوړې کچې څرګندولو لپاره اړین دی (ین او ګنسالوس، 1982). سربیره پردې، مطالعاتو ښودلې چې د انټیګریټیو کوربه فاکتور (IHF) او XylR (سګما 54 پورې تړلی ټرانسکرپشن تنظیم کونکی) هم د نفتالین میټابولیزم کې د جینونو د ټرانسکرپشن فعالولو لپاره خورا مهم دي (راموس او نور، 1997). مطالعاتو ښودلې ده چې د کیټیکول میټا-حلقې پرانیستې لارې انزایمونه، یعنې کیټیکول ۲،۳-ډای اکسیجنیز، د نفتالین او/یا سیلیسیلیک اسید په شتون کې هڅول کیږي (باسو او نور، ۲۰۰۶). مطالعاتو ښودلې ده چې د کیټیکول اورتو-حلقې پرانیستې لارې انزایمونه، یعنې کیټیکول ۱،۲-ډای اکسیجنیز، د بینزویک اسید او سیس، سیس-میوکونیټ په شتون کې هڅول کیږي (پارسیک او نور، ۱۹۹۴؛ ټوور او نور، ۲۰۰۱).
په C5pp سټرین کې، پنځه جینونه، mcbG، mcbH، mcbN، mcbR او mcbS، د LysR/TetR د ټرانسکرپشنل تنظیم کونکو کورنۍ پورې اړوند تنظیم کونکي کوډ کوي چې د کارباریل تخریب کنټرولولو مسؤلیت لري. هوموګلوس جین mcbG وموندل شو چې د LysR ډول تنظیم کونکي PhnS (58٪ امینو اسید پیژندنه) سره خورا نږدې تړاو لري چې په برکولډیریا RP00725 کې د فینانترین میټابولیزم کې ښکیل دی (تریویدي او نور، 2016). د mcbH جین وموندل شو چې په منځمهاله لاره کې ښکیل دی (د سیلیسیلیک اسید جینټیسیک اسید ته بدلول) او په سیوډوموناس او برکولډیریا کې د LysR ډول ټرانسکرپشنل تنظیم کونکي NagR/DntR/NahR پورې اړه لري. د دې کورنۍ غړو راپور ورکړل شوی چې د تخریب جینونو د هڅونې لپاره د ځانګړي تاثیر کونکي مالیکول په توګه سیلیسیلیک اسید پیژني. له بلې خوا، درې جینونه، mcbN، mcbR او mcbS، چې د LysR او TetR ډوله ټرانسکرپشنل تنظیم کونکو پورې اړه لري، د ښکته لارې (جنټیسیټ-مرکزي کاربن لارې میتابولیټونه) کې پیژندل شوي.
په پروکاریوټونو کې، د پلاسمیډونو، ټرانسپوزونونو، پروفیجونو، جینومیک ټاپوګانو، او انټیګریټیو کنجوګیټیو عناصرو (ICE) له لارې د افقي جین لیږد پروسې (ترلاسه کول، تبادله کول، یا لیږد) د باکتریا جینومونو کې د پلاستیکیت لوی لاملونه دي، چې د ځانګړو دندو / ځانګړتیاو د لاسته راوړلو یا ضایع کیدو لامل کیږي. دا باکتریا ته اجازه ورکوي چې په چټکۍ سره د مختلفو چاپیریالي شرایطو سره تطابق وکړي، کوربه ته احتمالي تطابق میټابولیک ګټې چمتو کوي، لکه د اروماتیک مرکباتو تخریب. میټابولیک بدلونونه اکثرا د تخریب اوپیرونونو، د دوی تنظیمي میکانیزمونو، او انزایم ځانګړتیاو د ښه کولو له لارې ترلاسه کیږي، کوم چې د اروماتیک مرکباتو پراخه لړۍ تخریب اسانه کوي (نوجیري او نور، 2004؛ فال او نور، 2019، 2020). د نیفتالین تخریب لپاره د جین کیسټونه په مختلفو ګرځنده عناصرو لکه پلاسمیډونو (کنجوګیټیو او غیر کنجوګیټیو)، ټرانسپوزونونو، جینومونو، ICEs، او د مختلفو باکتریا ډولونو ترکیبونو کې موقعیت لري (شکل 5). په Pseudomonas G7 کې، د پلازمید NAH7 nah او sal operons په ورته سمت کې لیکل شوي او د یو ناقص ټرانسپوزون برخه دي چې د متحرک کولو لپاره ټرانسپوز Tn4653 ته اړتیا لري (Sota et al., 2006). په Pseudomonas strain NCIB9816-4 کې، جین د conjugative plasmid pDTG1 کې د دوه operons (تقریبا 15 kb فاصله) په توګه وموندل شو چې په مخالفو لارښوونو کې لیکل شوي وو (Dennis and Zylstra, 2004). په Pseudomonas putida strain AK5 کې، غیر conjugative plasmid pAK5 د جینټیسیټ لارې له لارې د نفتالین تخریب لپاره مسؤل انزایم کوډ کوي (Izmalkova et al., 2013). په Pseudomonas strain PMD-1 کې، nah operon په کروموزوم کې موقعیت لري، پداسې حال کې چې sal operon په conjugative plasmid pMWD-1 کې موقعیت لري (Zuniga et al., 1981). په هرصورت، په Pseudomonas stutzeri AN10 کې، ټول naphthalene degradation جینونه (nah او sal operons) په کروموزوم کې موقعیت لري او احتمال لري چې د لیږد، بیا ترکیب، او بیا تنظیم کولو پیښو له لارې استخدام شي (Bosch et al., 2000). په Pseudomonas sp. CSV86 کې، nah او sal operons په جینوم کې د ICE (ICECSV86) په بڼه موقعیت لري. جوړښت د tRNAGly لخوا خوندي شوی چې وروسته مستقیم تکرارونه د بیا یوځای کیدو/ضمیمه کولو ځایونو (attR او attL) او د فیز په څیر انټیګریس په ګوته کوي چې د tRNAGly په دواړو پایونو کې موقعیت لري، په دې توګه په جوړښتي ډول د ICEclc عنصر سره ورته دی (ICEclcB13 په Pseudomonas knackmusii کې د کلوروکیټیکول تخریب لپاره). راپور ورکړل شوی چې په ICE کې جینونه د خورا ټیټ لیږد فریکونسۍ (10-8) سره د کنجوګیشن له لارې لیږدول کیدی شي، په دې توګه د تخریب ملکیتونه ترلاسه کونکي ته لیږدول کیږي (Basu and Phale, 2008; Phale et al., 2019).
د کارباریل تخریب لپاره مسؤل ډیری جینونه په پلازمیډونو کې موقعیت لري. د آرتروباکټر سپ. RC100 درې پلازمیډونه لري (pRC1، pRC2 او pRC300) چې له دې جملې څخه دوه کنجوګیټیو پلازمیډونه، pRC1 او pRC2، هغه انزایمونه کوډ کوي چې کارباریل جینټیسیټ ته بدلوي. له بلې خوا، هغه انزایمونه چې د جینټیسیټ مرکزي کاربن میټابولایټونو ته په بدلون کې ښکیل دي په کروموزوم کې موقعیت لري (Hayaatsu et al., 1999). د نسل Rhizobium باکتریا. د AC100 سټرین، چې د کارباریل 1-نافتول ته د بدلولو لپاره کارول کیږي، پلازمیډ pAC200 لري، کوم چې د CEhA جین کوډ کوي CH د Tnceh ټرانسپوسن برخې په توګه چې د داخلولو عنصر په څیر ترتیبونو (istA او istB) لخوا محاصره شوی (Hashimoto et al., 2002). په سپینګوموناس سټرین CF06 کې، د کارباریل تخریب جین په پنځو پلازمیډونو کې شتون لري: pCF01، pCF02، pCF03، pCF04، او pCF05. د دې پلازمیډونو DNA هومولوژي لوړه ده، چې د جین د نقل پیښې شتون په ګوته کوي (فینګ او نور، 1997). د کارباریل تخریب کونکي سمبیونټ کې چې د دوه سوډوموناس ډولونو څخه جوړ شوی، سټرین 50581 یو کنجوګیټیو پلازمیډ pCD1 (50 kb) لري چې د mcd کارباریل هایدرولیس جین کوډ کوي، پداسې حال کې چې په سټرین 50552 کې کنجوګیټیو پلازمیډ د 1-نافتول تخریب کونکي انزایم کوډ کوي (چپلامادګو او چوهدري، 1991). په اکروموباکټیر سټرین WM111 کې، د mcd فوراډان هایدرولیس جین په 100 kb پلازمیډ (pPDL11) کې موقعیت لري. دا جین د مختلفو جغرافیایي سیمو څخه د مختلفو باکتریا په مختلفو پلازمیډونو (۱۰۰، ۱۰۵، ۱۱۵ یا ۱۲۴ kb) کې شتون ښودل شوی دی (پاریخ او نور، ۱۹۹۵). په Pseudomonas sp. C5pp کې، ټول جینونه چې د کارباریل تخریب لپاره مسؤل دي په یوه جینوم کې موقعیت لري چې د ترتیب ۷۶.۳ kb پراخ دی (تریویدي او نور، ۲۰۱۶). د جینوم تحلیل (۶.۱۵ Mb) د ۴۲ MGEs او ۳۶ GEIs شتون څرګند کړ، چې له دې جملې څخه ۱۷ MGEs په سوپر کانټیګ A (۷۶.۳ kb) کې د اوسط غیر متناسب G+C مینځپانګې (۵۴-۶۰ مول٪) سره موقعیت درلود، چې د جین د لیږد احتمالي افقي پیښو وړاندیز کوي (تریویدي او نور، ۲۰۱۶). د P. putida XWY-1 د کارباریل تخریب کونکي جینونو ورته ترتیب ښیې، مګر دا جینونه په پلازمیډ کې موقعیت لري (ژو او نور، 2019).
د بایو کیمیکل او جینومیک کچو کې د میټابولیک موثریت سربیره، مایکرو ارګانیزمونه نور ځانګړتیاوې یا غبرګونونه هم ښیې لکه کیموټیکسس، د حجرو د سطحې تعدیل ځانګړتیاوې، برخې کول، غوره کارول، د بایو سرفیکټینټ تولید، او داسې نور، کوم چې دوی سره مرسته کوي چې په ککړ چاپیریال کې د اروماتیک ککړونکو په ډیر اغیزمن ډول میټابولیز کړي (شکل 7).
شکل ۷. د بهرنیو ککړونکو مرکباتو د اغیزمن بایوډیګریشن لپاره د مثالي اروماتیک هایدروکاربن تخریب کونکي باکتریا مختلف حجروي غبرګون ستراتیژۍ.
کیموټیک غبرګونونه د هغو عواملو په توګه ګڼل کیږي چې په غیر متجانس ډول ککړ شوي ایکوسیستمونو کې د عضوي ککړونکو تخریب زیاتوي. (۲۰۰۲) ښودلې چې د Pseudomonas sp. G7 څخه نیفتالین ته کیموټیکسس په آبي سیسټمونو کې د نیفتالین تخریب کچه لوړه کړې. د وحشي ډول ډول G7 نیفتالین د کیموټیکسس کمښت لرونکي میوټینټ سټرین په پرتله خورا ګړندی تخریب کړ. د NahY پروټین (۵۳۸ امینو اسیدونه د غشا ټوپولوژي سره) وموندل شو چې د NAH7 پلازمیډ کې د میټاکلیویج لارې جینونو سره په ګډه لیکل شوی، او د کیموټیکسس ټرانسډوسرونو په څیر، دا پروټین داسې ښکاري چې د نیفتالین تخریب لپاره د کیمو ریسیپټر په توګه کار کوي (ګریم او هاروډ ۱۹۹۷). د هانسل او نورو لخوا یوه بله څیړنه. (۲۰۰۹) ښودلې چې پروټین کیموټیکټیک دی، مګر د هغې د تخریب کچه لوړه ده. (۲۰۱۱) د ګاز لرونکي نفتالین په وړاندې د سیوډوموناس (P. putida) کیموتالیک غبرګون وښود، چیرې چې د ګاز مرحله خپریدل حجرو ته د نفتالین دوامداره جریان لامل شو، کوم چې د حجرو کیموتالیک غبرګون کنټرول کړ. څیړونکو دا کیموتالیک چلند د مایکروبونو انجینر کولو لپاره کارولی ترڅو د تخریب کچه لوړه کړي. مطالعاتو ښودلې چې د کیموتالیک لارې نورې حجروي دندې هم تنظیموي لکه د حجرو ویش، د حجرو دورې تنظیم، او بایوفیلم جوړښت، په دې توګه د تخریب کچه کنټرولولو کې مرسته کوي. په هرصورت، د اغیزمن تخریب لپاره د دې ملکیت (کیموتاکسیس) کارول د ډیری خنډونو لخوا خنډ کیږي. لوی خنډونه دا دي: (a) مختلف پارالوګس ریسیپټرونه ورته مرکبات / لیګنډونه پیژني؛ (b) د بدیل ریسیپټرونو شتون، د بیلګې په توګه، انرژي لرونکي ټراپیزم؛ (c) د ورته ریسیپټر کورنۍ د حسي ډومینونو کې د پام وړ ترتیب توپیرونه؛ او (d) د لوی باکتریا سینسر پروټینونو په اړه د معلوماتو نشتوالی (اورټیګا او نور، ۲۰۱۷؛ مارټین-مورا او نور، ۲۰۱۸). ځینې ​​وختونه، د اروماتیک هایدروکاربنونو بایوډیګریشن ډیری میټابولیتونه/منځګړي تولیدوي، کوم چې ممکن د باکتریا د یوې ډلې لپاره کیموټیک وي مګر د نورو لپاره کرکه کوونکی وي، چې پروسه نوره هم پیچلې کوي. د کیمیاوي ریسیپټرونو سره د لیګنډونو (اروماتیک هایدروکاربنونو) تعاملاتو پیژندلو لپاره، موږ د Pseudomonas putida او Escherichia coli د سینسر او سیګنال کولو ډومینونو فیوز کولو سره هایبرډ سینسر پروټینونه (PcaY، McfR، او NahY) جوړ کړل، کوم چې په ترتیب سره د اروماتیک اسیدونو، TCA منځګړیو، او نفتالین لپاره ریسیپټرونه په نښه کوي (Luu et al.، 2019).
د نفتالین او نورو پولی سایکلیک اروماتیک هایدروکاربنونو (PAHs) تر اغیز لاندې، د باکتریا د غشا جوړښت او د مایکرو ارګانیزمونو بشپړتیا د پام وړ بدلونونو سره مخ کیږي. مطالعاتو ښودلې چې نفتالین د هایدروفوبیک تعاملاتو له لارې د اکیل زنځیر تعامل سره مداخله کوي، په دې توګه د غشا پړسوب او روانی زیاتوي (سیکیما او نور، 1995). د دې زیان رسونکي اغیزې سره د مقابلې لپاره، باکتریا د iso/anteiso برانچ شوي چین غوړ اسیدونو ترمنځ تناسب او د غوړ اسید ترکیب بدلولو او د cis-غیر مشبوع غوړ اسیدونو اړونده ټرانس-اسومرونو ته د ایزومریز کولو له لارې د غشا مایعیت تنظیموي (هیپپر او ډی بونټ، 1994). په Pseudomonas stutzeri کې چې د naphthalene درملنې په واسطه کرل کیږي، د مشبوع څخه غیر مشبوع غوړ اسید تناسب له 1.1 څخه 2.1 ته لوړ شو، پداسې حال کې چې په Pseudomonas JS150 کې دا تناسب له 7.5 څخه 12.0 ته لوړ شو (مروزیک او نور، 2004). کله چې په نفتالین باندې کرل کیږي، اکروموباکټر KAs 3-5 حجرو د نفتالین کرسټالونو شاوخوا د حجرو راټولیدل او د حجرو د سطحې چارج کې کمښت (له -22.5 څخه تر -2.5 mV پورې) د سایټوپلازمیک کنډیشن او ویکیولائزیشن سره مل و، چې د حجرو جوړښت او د حجرو د سطحې ملکیتونو کې بدلونونه په ګوته کوي (موهاپاترا او نور، 2019). که څه هم د حجرو/سطحې بدلونونه په مستقیم ډول د اروماتیک ککړونکو د ښه جذب سره تړاو لري، اړونده بایو انجینرۍ ستراتیژۍ په بشپړه توګه غوره شوي ندي. د حجرو شکل لاسوهنه په ندرت سره د بیولوژیکي پروسو د غوره کولو لپاره کارول شوې ده (وولک او نیکل، 2018). د حجرو ویش اغیزه کونکي جینونو حذف کول د حجرو مورفولوژي کې بدلون لامل کیږي. د حجرو ویش اغیزه کونکي جینونو حذف کول د حجرو مورفولوژي کې بدلون لامل کیږي. په باسیلس سبټیلیس کې، د حجرو سیپټم پروټین SepF د سیپټم په جوړښت کې دخیل ښودل شوی او د حجرو ویش وروسته مرحلو لپاره اړین دی، مګر دا یو اړین جین ندی. په باسیلس سبټیلیس کې د پیپټایډ ګلایکان هایدرولیسونو کوډ کولو جینونو له مینځه وړل د حجرو اوږدوالی، د ځانګړي ودې کچه لوړه شوې، او د انزایم تولید ظرفیت ښه شوی (کوی او نور، ۲۰۱۸).
د کارباریل د تخریب لارې د برخې کولو وړاندیز شوی ترڅو د سیوډوموناس سټرین C5pp او C7 اغیزمن تخریب ترلاسه کړي (کامیني او نور، 2018). وړاندیز شوی چې کارباریل د بهرني غشا سیپټم او/یا د خپریدو وړ پورنونو له لارې پیریپلازمیک ځای ته لیږدول کیږي. CH یو پیریپلازمیک انزایم دی چې د کارباریل هایدرولیسس 1-نافتول ته کتلیز کوي، کوم چې ډیر مستحکم، ډیر هایدروفوبیک او ډیر زهرجن دی. CH په پیریپلازم کې ځای پر ځای شوی او د کارباریل لپاره ټیټ تړاو لري، پدې توګه د 1-نافتول جوړښت کنټرولوي، په دې توګه په حجرو کې د هغې د راټولیدو مخه نیسي او حجرو ته د هغې زهرجنیت کموي (کامیني او نور، 2018). پایله لرونکی 1-نافتول د داخلي غشا له لارې سایټوپلازم ته د ویشلو او/یا خپریدو له لارې لیږدول کیږي، او بیا د مرکزي کاربن لارې کې د نور میټابولیزم لپاره د لوړ تړاو انزایم 1NH لخوا 1,2-ډای هایدروکسینافتالین ته هایدروکسیلیټ کیږي.
که څه هم مایکرو ارګانیزمونه د زینوبیوټیک کاربن سرچینو د تخریب لپاره جینیاتي او میټابولیک وړتیاوې لري، د دوی د کارونې سلسله ایز جوړښت (یعنې، د پیچلو کاربن سرچینو په پرتله د ساده غوره کارول) د بایوډیګریشن لپاره یو لوی خنډ دی. د ساده کاربن سرچینو شتون او کارول د جینونو کوډ کولو انزایمونه کموي چې پیچلي / غیر غوره کاربن سرچینې لکه PAHs تخریبوي. یو ښه مطالعه شوی مثال دا دی چې کله ګلوکوز او لیکتوز د ایسچریچیا کولی سره یوځای تغذیه کیږي، ګلوکوز د لیکتوز په پرتله ډیر اغیزمن کارول کیږي (جیکب او مونود، 1965). سیوډوموناس د کاربن سرچینو په توګه د PAHs او زینوبیوټیک مرکباتو د مختلف ډول تخریب کولو راپور ورکړل شوی. په سیوډوموناس کې د کاربن سرچینې د کارونې سلسله ایز عضوي اسیدونه > ګلوکوز > اروماتیک مرکبات دي (هیلیمون او فیبس، 1972؛ کولیر او نور، 1996). په هرصورت، یو استثنا شتون لري. په زړه پورې خبره دا ده چې سیوډوموناس sp. CSV86 یو ځانګړی درجه بندي جوړښت ښیې چې په غوره توګه د ګلوکوز پرځای اروماتیک هایدروکاربنونه (بینزویک اسید، نفتالین، او نور) کاروي او د عضوي اسیدونو سره اروماتیک هایدروکاربنونه ګډ میټابولیز کوي (باسو او نور، 2006). پدې باکتریا کې، د اروماتیک هایدروکاربنونو د تخریب او لیږد لپاره جینونه حتی د دوهم کاربن سرچینې لکه ګلوکوز یا عضوي اسیدونو په شتون کې هم کم نه کیږي. کله چې د ګلوکوز او اروماتیک هایدروکاربن په مینځ کې کرل کیږي، نو لیدل شوي چې د ګلوکوز لیږد او میټابولیزم لپاره جینونه کم شوي، اروماتیک هایدروکاربنونه په لومړي لاګ مرحله کې کارول شوي، او ګلوکوز په دوهم لاګ مرحله کې کارول شوي (باسو او نور، 2006؛ چوهدري او نور، 2017). له بلې خوا، د عضوي اسیدونو شتون د اروماتیک هایدروکاربن میتابولیزم څرګندونه اغیزه نه ده کړې، نو تمه کیږي چې دا باکتریا د بایوډیګریشن مطالعاتو لپاره د نوماند فشار وي (فالي او نور، 2020).
دا ښه معلومه ده چې د هایدروکاربن بایوټرانسفارمیشن کولی شي د اکسیډیټیو فشار او په مایکرو ارګانیزمونو کې د انټي اکسیډنټ انزایمونو لوړ تنظیم لامل شي. د سټیشنري فیز حجرو او د زهرجن مرکباتو په شتون کې د نافتالین غیر موثر بایوډیګریشن د غبرګوني اکسیجن ډولونو (ROS) رامینځته کیدو لامل کیږي (کانګ او نور 2006). څرنګه چې د نافتالین تخریب کونکي انزایمونه د اوسپنې سلفر کلسترونه لري، د اکسیډیټیو فشار لاندې، په هیم او اوسپنې سلفر پروټینونو کې اوسپنه به اکسیډیز شي، چې د پروټین غیر فعال کیدو لامل کیږي. فیریډوکسین-NADP+ ریډکټیس (Fpr)، د سوپر آکسایډ ډیسموټیس (SOD) سره یوځای، د NADP+/NADPH او د فیریډوکسین یا فلاوډوکسین دوه مالیکولونو ترمنځ د بیرته راګرځیدونکي ریډوکس تعامل منځګړیتوب کوي، په دې توګه ROS پاکوي او د اکسیډیټیو فشار لاندې د اوسپنې سلفر مرکز بیرته راګرځوي (لی او نور 2006). دا راپور ورکړل شوی چې په سیوډوموناس کې Fpr او SodA (SOD) دواړه د اکسیډیټیو فشار له امله رامینځته کیدی شي، او د نیفتالین اضافه شوي شرایطو لاندې د ودې په جریان کې په څلورو سیوډوموناس سټرینونو (O1، W1، As1، او G1) کې د SOD او کیټالیز فعالیتونو زیاتوالی لیدل شوی (کانګ او نور، 2006). مطالعاتو ښودلې چې د انټي اکسیډنټ اضافه کول لکه اسکوربیک اسید یا فیرس اوسپنه (Fe2+) کولی شي د نیفتالین د ودې کچه لوړه کړي. کله چې روډوکوکس اریتروپولس په نیفتالین میډیم کې وده وکړه، د اکسیډیټیو فشار پورې اړوند سایټوکروم P450 جینونو لیږد چې پکې sodA (Fe/Mn سوپر آکسایډ ډیسموټیز)، sodC (Cu/Zn سوپر آکسایډ ډیسموټیز)، او recA شامل دي زیات شوی (سازیکین او نور، 2019). د نفتالین په واسطه کرل شوي د سیوډوموناس حجرو پرتلیز کمیتي پروټومیک تحلیل ښودلې چې د اکسیډیټیو فشار غبرګون سره تړلي د مختلفو پروټینونو لوړول د فشار سره د مقابلې ستراتیژي ده (هربسټ او نور، ۲۰۱۳).
راپور ورکړل شوی چې مایکرو ارګانیزمونه د هایدروفوبیک کاربن سرچینو د عمل لاندې بایوسرفیکټینټ تولیدوي. دا سرفیکټینټ امفیفیلیک سطحي فعال مرکبات دي چې کولی شي د تیلو-اوبو یا هوا-اوبو په انٹرفیسونو کې مجموعې رامینځته کړي. دا جعلي محلول هڅوي او د اروماتیک هایدروکاربنونو جذب اسانه کوي، چې پایله یې د بایوډیګریشن اغیزمن کول دي (رحمان او نور، 2002). د دې ملکیتونو له امله، بایوسرفیکټینټ په پراخه کچه په مختلفو صنعتونو کې کارول کیږي. د باکتریا کلتورونو ته د کیمیاوي سرفیکټینټ یا بایوسرفیکټینټ اضافه کول کولی شي د هایدروکاربن تخریب موثریت او کچه لوړه کړي. د بایوسرفیکټینټانو په مینځ کې، د سیوډوموناس ایروګینوسا لخوا تولید شوي رمونولیپیډونه په پراخه کچه مطالعه شوي او مشخص شوي دي (هیساتسوکا او نور، 1971؛ رحمان او نور، 2002). سربیره پردې، د بایوسرفیکټینټ نور ډولونه شامل دي لیپوپیپټایډونه (د سیوډوموناس فلوروسینس څخه میوسین)، ایملسیفیر 378 (د سیوډوموناس فلوروسینس څخه) (روزنبرګ او رون، 1999)، د روډوکوکس څخه ټری هالوز ډیساکرایډ لیپیدونه (رامډاهل، 1985)، د بیسیلس څخه لایکنین (ساراسواتي او هالبرګ، 2002)، او د بیسیلس سبټیلیس څخه سرفیکټینټ (سیګمنډ او واګنر، 1991) او بیسیلس امیلولیکفیسینز (ژی او نور، 2017). دا قوي سرفیکټینټ ښودل شوي چې د سطحې فشار له 72 ډاینز/سانتي مترو څخه 30 ډاینز/سانتي مترو څخه کم ته راټیټوي، چې د هایدروکاربن ښه جذب ته اجازه ورکوي. راپور ورکړل شوی چې سیوډوموناس، باسیلس، روډوکوکس، برکولډیریا او نور باکتریایي ډولونه کولی شي د رمونولیپیډ او ګلایکولیپیډ پر بنسټ مختلف بایوسرفیکټینټ تولید کړي کله چې په نفتالین او میتیل نافتالین میډیا کې کرل کیږي (کانګا او نور، 1997؛ پونټس او نور، 2005). سیوډوموناس مالټوفیلیا CSV89 کولی شي د حجرو څخه بهر بایوسرفیکټینټ بایوسر-Pm تولید کړي کله چې په اروماتیک مرکباتو لکه نافتویک اسید کې کرل کیږي (فایل او نور، 1995). د بایوسر-Pm جوړښت کینیټکس ښودلې چې د هغې ترکیب د ودې او pH پورې تړلې پروسه ده. دا وموندل شوه چې د بې طرفه pH کې د حجرو لخوا تولید شوي بایوسر-Pm مقدار د pH 8.5 په پرتله لوړ و. هغه حجرې چې په pH 8.5 کې کرل کیږي ډیر هایدروفوبیک وو او د pH 7.0 کې کرل شوي حجرو په پرتله د اروماتیک او الیفاټیک مرکباتو لپاره لوړ تړاو درلود. په روډوکوکس spp کې. N6، د کاربن او نایتروجن لوړ تناسب (C:N) او د اوسپنې محدودیت د حجروي بایوسرفیکټینټ تولید لپاره غوره شرایط دي (مټالیک او نور، 2008). د بایوسرفیکټینټ (سرفیکټینز) بایوسینتیزس د ښه کولو لپاره هڅې شوي دي د سټرینونو او تخمر غوره کولو سره. په هرصورت، د کلتور په منځ کې د سرفیکټینټ ټیټر ټیټ دی (1.0 g/L)، کوم چې د لوی پیمانه تولید لپاره ننګونه رامینځته کوي (جیاو او نور، 2017؛ وو او نور، 2019). له همدې امله، د جینیاتي انجینرۍ میتودونه د دې بایوسینتیزس ښه کولو لپاره کارول شوي دي. په هرصورت، د دې انجینرۍ تعدیل د اوپیرون لوی اندازې (~25 kb) او د کورم سینسنګ سیسټم پیچلي بایوسینتیک تنظیم له امله ستونزمن دی (جیاو او نور، 2017؛ وو او نور، 2019). په باسیلس باکتریا کې یو شمیر جینیاتي انجینري تعدیلات ترسره شوي دي، چې په عمده توګه یې د پروموټر (srfA operon) ځای په ځای کولو سره د سرفکټین تولید زیاتول دي، د سرفکټین صادراتي پروټین YerP او تنظیمي فکتورونو ComX او PhrC ډیر څرګندول دي (جیاو او نور، 2017). په هرصورت، د جینیاتي انجینرۍ دې میتودونو یوازې یو یا څو جینیاتي تعدیلات ترلاسه کړي او لا تر اوسه سوداګریز تولید ته نه دي رسیدلي. له همدې امله، د پوهې پر بنسټ د اصلاح کولو میتودونو نور مطالعه اړینه ده.
د PAH د بایوډیګریشن مطالعات په عمده توګه د معیاري لابراتوار شرایطو لاندې ترسره کیږي. په هرصورت، په ککړو ځایونو یا ککړ چاپیریال کې، ډیری ابیوټیک او بایوټیک عوامل (تودوخه، pH، اکسیجن، د مغذي موادو شتون، د سبسټریټ بایوډیګریشن، نور زینوبیوټکس، د پای محصول مخنیوی، او نور) ښودل شوي چې د مایکرو ارګانیزمونو تخریبي ظرفیت بدلوي او اغیزه کوي.
تودوخه د PAH بایوډیګریشن باندې د پام وړ اغیزه لري. لکه څنګه چې تودوخه لوړیږي، د منحل شوي اکسیجن غلظت کمیږي، کوم چې د ایروبیک مایکرو ارګانیزمونو میټابولیزم اغیزه کوي، ځکه چې دوی د اکسیجنیزونو لپاره د فرعي موادو په توګه مالیکولي اکسیجن ته اړتیا لري چې هایدروکسیلیشن یا حلقوي تخریب تعاملات ترسره کوي. ډیری وختونه لیدل کیږي چې لوړه تودوخه اصلي PAHs په ډیرو زهرجن مرکباتو بدلوي، په دې توګه د بایوډیګریشن مخه نیسي (مولر او نور، 1998).
دا یادونه شوې چې ډیری PAH ککړ شوي ځایونه خورا لوړ pH ارزښتونه لري، لکه د تیزاب کانونو د اوبو ایستلو ککړ ځایونه (pH 1–4) او د طبیعي ګاز/ډبرو د ګاز کولو ځایونه چې د الکلین لیچیټ (pH 8–12) سره ککړ شوي. دا شرایط کولی شي د بایوډیګریشن پروسې باندې جدي اغیزه وکړي. له همدې امله، د بایوډیریډیشن لپاره د مایکرو ارګانیزمونو کارولو دمخه، سپارښتنه کیږي چې د مناسب کیمیاوي موادو (د معتدل څخه تر خورا ټیټ اکسیډیشن کمولو ظرفیت سره) لکه د الکلین خاورې لپاره امونیم سلفیټ یا امونیم نایټریټ یا د تیزابي ځایونو لپاره د کلسیم کاربونیټ یا مګنیزیم کاربونیټ سره لیمینګ اضافه کولو سره pH تنظیم کړئ (بولین او نور 1995؛ ګوپتا او سار 2020).
اغیزمنې سیمې ته د اکسیجن رسولو د PAH بایوډیګریشن لپاره د کچې محدودولو فکتور دی. د چاپیریال د ریډوکس شرایطو له امله، په سیمه کې د بایوډیریمایډیشن پروسې معمولا د بهرنیو سرچینو څخه د اکسیجن معرفي کولو ته اړتیا لري (ټلینګ، د هوا سپرینګ، او کیمیاوي اضافه کول) (پارډیک او نور، 1992). اوډینکرانز او نور (1996) ښودلې چې د ککړ شوي اوبو زیرمو ته د مګنیزیم پیرو اکسایډ (د اکسیجن خوشې کولو مرکب) اضافه کول کولی شي په مؤثره توګه د BTEX مرکباتو بایوډیریمایډیټ کړي. یوې بلې مطالعې د سوډیم نایټریټ انجیکشن کولو او د استخراج څاګانو په جوړولو سره په ککړ شوي اوبو زیرمو کې د فینول او BTEX ان سیټو تخریب وڅیړه ترڅو مؤثره بایوډیریمایډیشن ترلاسه کړي (بیولي او ویب، 2001).