Diversity of Alkane Hydroxylase Systems in the Environment
Diversité des systèmes alcane hydroxylase dans l'environnement
Institute of Biotechnology, ETH-Hönggerberg, CH-8093 Zürich - Switzerland
Corresponding author: vanbeilen@biotech.biol.ethz.ch
The first step in the aerobic degradation of alkanes by bacteria, yeasts, and fungi is catalyzed by oxygenases. These enzymes, which introduce oxygen atoms derived from molecular oxygen into the alkane substrate, play an important role in oil bioremediation and in the cometabolic degradation of compounds such as trichloroethylene and fuel oxygenates. In addition, they are useful biocatalysts and important models for a difficult chemical reaction: the regio- and stereospecific activation of C-H bonds. Several unrelated enzyme classes catalyze the oxidation of alkanes. Alkane-degrading yeast strains contain multiple alkane hydroxylases belonging to the P450 superfamily, while many bacteria contain enzymes related to the Pseudomonas putida GPo1 membrane-bound alkane hydroxylase system. Short-chain alkanes are probably oxidized by alkane hydroxylases related to the soluble and particulate methane monooxygenases. Only the membrane-bound enzymes have been studied with respect to their prevalence in environments such as soils or aquifers.
Résumé
La première étape ans la dégradation aérobie des alcanes par les bactéries, les levures et les champignons est catalysée par des oxygénases, une classe d'enzymes capables d'introduire des atomes d'oxygène issus de l'oxygène moléculaire dans le substrat alcane. Ces enzymes jouent un rôle important dans la biodégradation du pétrole et dans la biodégradation cométabolique de composés tels que le trichloroéthylène et les étherscarburants. De plus, ce sont des biocatalyseurs très utiles qui peuvent également servir de modèles pour caractériser une réaction chimique difficile : l'activation régio- et stéréospécifique de la liaison C-H. Plusieurs autres classes d'enzymes catalysent l'oxydation des alcanes. Les souches de levures capables de dégrader les alcanes contiennent plusieurs alcanes hydroxylases appartenant à la superfamille des P450, alors que différentes bactéries contiennent des enzymes similaires au système alcane hydroxylase membranaire de Pseudomonas putida GPo1. Les alcanes à courte chaîne sont probablement oxydés par des alcanes hydroxylases solubles similaires aux méthanes monooxygénases. La présence dans l'environnement de ces oxygénases a été étudiée dans des échantillons de sols et aquifères uniquement pour les alcanes hydroxylases associés aux membranes.
© IFP, 2003