Bioremédiation par Trametes versicolor - champignon de la pourriture blanche
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1. La bioremédiation

2. Le règne des champignons

3. La bioremédiation par les champignons

4. Les champignons de la pourriture blanche et brune ("White / brown rot fungi")

5.Processus global de dégradation des lignines et des composés polycycliques aromatiques

 

6. Le champignon Trametes versicolor

7. Les peroxydases

8. Les laccases

9. Les oxalate décarboxylases

10. Liens Internet et références bibliographiques

 

Ce projet de bioremédiation de résidus médicamenteux et de micropolluants dans l'environnement par un champignon est piloté par Maxime Pontié, Professeur en génie des procédés à l'Université d'Angers.


1. La bioremédiation

La bioremédiation est une stratégie efficace pour nettoyer les contaminants organiques, tels que les hydrocarbones aromatiques polycycliques ("Polycyclic Aromatic Hydrocarbons" - PAH) qui sont des molécules à haut potentiel mutagène, cancérogène et reprotoxique (CMR) et certains composés pharmaceutiques.

La bioremédiation utilise les processus biochimiques (le métabolisme) de microorganismes (algues, bactéries et champignons) pour transformer les contaminants (polluants) en substances inertes.

Exemples de domaines et de lieux où la bioremédiation a complètement dégradé les contaminants : sols contaminés par du goudron de houille, par du créosote, par des hydrocarbures, par du compost, par du pyrène, des boues de pétrole, par des déchets solides municipaux, boues d'épuration ou sédiments marins contaminés.

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2. Le règne des champignons (eumycota, fungus, fungi)

On dénombre environ 100.000 organismes du règne des champignons (eucaryotes, hétérotrophes, unicellulaires ou pluricellulaires filamenteux) qui comprend les levures, les rouilles, les charbons, les moisissures et les champignons. On suppose qu'il en existe plusieurs millions.

Il existe :

Principaux groupes de champignons : Chytridiomycota, Zygomycota, Glomeromycota, Ascomycota et Basidiomycota.

phylogeny Ascomycota Basidiomycota dikarya protein scedosporium dehoogii apiospernum boydii aurantiacum bacterial fungal fungi micropollutant pollutant biochimej

Source : Introductory Mycology BOT 461/561

La majorité (environ 98%) des espèces fongiques décrites sont des membres du clade dikarya qui comprend les phyla Ascomycota et Basidiomycota :

  • Ascomycota est le plus grand phylum des champignons. Il se caractérise par la production de meiospores (ascospores) dans des spores spécialisés (asque - "ascus"). Ascomycota est divisé en 3 sous-phyla monophylétiques : Taphrinomycotina (exemples : Pneumocystis et Taphrina), Saccharomycotina (exemples : Saccharomyces cerevisiae et Candida albicans) et Pezizomycotina (le plus vaste des 3 sous-phyla).
  • Basidiomycota comprend environ 30.000 espèces de rouilles, de charbons, de levures et de champignons. La plupart sont caractérisées par des méiospores (basidiospores) produits à l'extérieur dans la partie appelée baside. Les relations phylogénétiques entre les 3 sous-phyla de Basidiomycota (Pucciniomycotina, Ustilaginomycotina et Agaricomycotina) sont incertaines.

phylogeny Ascomycota Basidiomycota dikarya protein scedosporium dehoogii apiospernum boydii aurantiacum bacterial fungal fungi micropollutant pollutant biochimejphylogeny Ascomycota Basidiomycota dikarya protein scedosporium dehoogii apiospernum boydii aurantiacum bacterial fungal fungi micropollutant pollutant biochimej

Source : MycoCosm ("The fungal genomics resource")

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3. La bioremédiation par les champignons

L'utilisation des champignons comme agents de bioremédiation fait l'objet de travaux de recherche du fait du potentiel de leurs enzymes oxydantes dans la transformation enzymatique de polluants dans l'environnement. C'est le cas notamment de champignons appartenant aux Ascomycètes (Ascomycota) et aux Zygomycètes (Zygomycota).

Les composés pharmaceutiques

Ils recouvrent un large éventail de structures chimiques, généralement classées selon leur fonction thérapeutique : lipides régulateurs, médicaments anti-inflammatoires, analgésiques ou psychiatriques, antibiotiques, β-bloquants, oestrogènes, produits de contraste iodés, et autres ...

Ils sont généralement composés d'hétérocycles (contenant de l'azote, de l'oxygène ou du soufre) constitués de 3 ou 4 noyaux aromatiques ou composés de macrocycles. Les structures aromatiques confèrent aux composés pharmaceutiques des propriétés liées à l'aromaticité, aux réaction de substitution électrophile et des propriétés de stabilisation par résonance : il en résulte une faible solubilité dans l'eau. Les composés pharmaceutiques sont donc difficilement biodégradables par les micro-organismes.

Les composés pharmaceutiques contiennent des groupes fonctionnels donneurs d'électrons tels que le groupe hydroxyle (paracétamol), le groupe carbonyle (quinolones), le groupe amine (carbamazépine, triméthoprime), un chlore électronégatif (triclosan, diclofénac) ou des groupes fluorés (ciprofloxacine).

En regard de cette large diversité de structures chimiques, et en l'absence de données quant au contenu en enzymes d'un micro-organisme donné (au moins sous la forme de la séquence du génome) il est difficile de prévoir les réactions du métabolisme de ce micro-organisme, donc ses capacités de dégradation de tel composé.

Polluants chimiques et pharmaceutiques M.M. (g/mol) Solubilité dans H20
Drogues illicites : eaux usées municipales et des hôpitaux
methylphenethylamine (amphétamine) (C9H13N) 135,2 faible
N-methylamphetamine (methamphétamine) (C10H15N) 149,2 500 000 mg/L
Médicaments : Excrétions humaines et déchets pharmaceutiques dans les eaux usées municipales, des hôpitaux et des décharges
Acétaminophène (Paracetamol) (C8H9NO2) 151,2 14 000 mg/L
Carbamazepine (C15H12N2O) 236,3 18 mg/L
Ciprofloxacine (C17H18FN3O3) 331,3 30 000 mg/L
Acide clofibrique (C10H11ClO3) 214,7 583 mg/L
Diazepam (C16H13ClN2O) 284,7 66 mg/L
Diclofénac (C14H11Cl2NO2) 296,1 2,4 mg/L
Flumequine (C14H12FNO3) 261,3 2,2 mg/mL
Furosemide (C12H11ClN2O5S) 330,7 1 mg/mL
Gemfibrozil (C15H22O3) 250,3 11 mg/L
Ibuprofène (C13H18O2) 206,3 21 mg/L
Metoprolol (C15H25NO3) 267,4 16 000 mg/L
Naproxène (C14H14O3) 230,3 15,9 mg/L
Omeprazole (C17H19N3O3S) 345,4 3,5 10-2 mg/mL
Sulfamethoxazole (C10H11N3O3S) 253,3 610 mg/L
Triclosan (C12H7Cl3O2) 289,5 10 mg/L
Trimethoprim (C14H18N4O3) 290,3 400 mg/L
Acide valproique (C8H16O2) 144,2 2 000 mg/L
Warfarine (C19H16O4) 308,3 1,7 10-2 mg/mL
Effluents domestiques et industriels
Benzophenone (C13H10O) 182,2 137 mg/L
Ethylhexyl methoxycinnamate (C18H26O3) 290,4 0,2 mg/L
Galaxolide (C18H26O) 258,4 1,8 mg/L
Hormones : traitement humain et vétérinaire. Effluents hospitaliers et domestiques
17-beta-estradiol (C18H24O2) 272,4 3,9 mg/L
Estriol (C18H24O3) 288,4 27,3 mg/L
Estrone (C18H22O2) 270,4 12,4 mg/L
Mestranol (C21H26O2) 310,4 1,1 mg/L
Autres
Bisphenol A (C15H16O2) 228,3 300 mg/L
Nonylphenol (C15H24O) 220,4 600 mg/L
Dioxyde de titane (TiO2) 79,9 1 mg/mL
Source : Olicon-Hernandez et al. (2017)

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4. Les champignons de la pourriture blanche et brune ("White / brown rot fungi")

Les parois cellulaires végétales sont des mélanges complexes de biopolymères, notamment la cellulose, les lignines et l'hémicellulose. Le bois (xylème secondaire) est enrichi en lignines et peut également contenir des métabolites secondaires très variables.

La dégradation enzymatique des parois cellulaires végétales est une propriété des champignons.

Les quelques 27.000 taxons qui constituent actuellement le phylum basidiomycètes sont divisés en 3 sous-phyla : Agaricomycotina, Pucciniomycotina et Ustilaginomycotina.

Les principaux champignons qui décomposent le bois sont les Agaricomycètes. Ils sont généralement été classés en tant que pourriture blanche ("white rot") et pourriture brune ("brown rot").

  • Seule la pourriture blanche dégrade les lignines des substrats lignocellulosiques en même temps que la cellulose et l'hémicellulose.
  • Le nom de pourriture blanche provient du blanchiment du substrat lors de la dégradation du bois.
  • Pourriture brune : le bois en décomposition a une couleur brune du fait d'une plus grande teneur en lignine.

Ces champignons sont robustes (températures élevées, large gamme de pH) et tolèrent des environnements toxiques : ils sont particulièrement adaptés pour un emploi de bioremédiation.

Exemples de champignons filamenteux : Trametes versicolor, Rhizopus sp., Aspergillus niger, Aspergillus clavatus, Aspergillus nidulans, Aspergillus fumigatus, Aspergillus oryzae, Penicillium sp., Cunninghamella elegans.

pourriture blanche ("white rot") pourriture brune ("brown rot")

Les champignons responsables de la pourriture blanche possèdent :

  • des cellobiohydrolases (familles des glycoside hydrolases GH6 et GH7) qui dégradent de manière synergique la cellulose cristalline.
  • des peroxydases de classe II à potentiel d'oxydation élevé (LiP, MnP, peroxydase) qui dégradent la lignine sous forme complètement minéralisée.

Les champignons responsables de ce type de pourriture :

  • hydrolysent la lignocellulose avec des enzymes ligninolytiques. La cellulose est rapidement dépolymérisée par des mécanismes d'oxydation.
  • La lignine modifiée reste sous forme de polymères.

Les champignons de ces 2 catégories n'ont pas évolué de la même manière : ceux responsables de la pourriture brune dégradent plus efficacement les polysaccharides. Inversement, ils ont perdu une partie de leur matériel enzymatique et sont moins apte à dégrader les lignines et ils utilisent des mécanismes oxydatifs pour les modifier chimiquement.

La modification ds lignines par des mécanismes oxydatifs s'effectue notamment par des espèces de l'oxygène hautement réactives telles que le radical hydroxyle généré non enzymatiquent par la réaction de Fenton : Fe3++ H2O2 => Fe2++ .OH + -OH

Exemples (les liens renvoient vers la taxonomie au NCBI) :
Trametes versicolor, Irpex lacteus, Armillaria mellea, Ganoderma lucidum, Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus ostreatus, Gelatoporia subvermispora, Dichomitus squalens, Lentinus tigrinus, Phlebia ochraceofulva, Trametes cinnabarina (Pycnoporus cinnabarinus), Hexagonia hirta, Abortiporus biennis, Agrocybe cylindracea, Auricularia auricula-judae, Daedalea quercina, Flammulina velutipes, Fomitiporia mediterranea, Ganoderma resinaceum, Grifola frondosa, Hericium erinaceus, Hypholoma lateritium, Lentinellus castoreus, Lentinula edodes, Macrolepiota excoriata, Mensularia nodulosa, Panus conchatus, Oligoporus lacteus

Exemples (les liens renvoient vers la taxonomie au NCBI) :
Phaeolus schweinitzii, Postia placenta, Serpula lacrymans, Gloeophyllum trabeum, Coniophora puteana, Fomitopsis pinicola, Calocera cornea

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5. Processus global de dégradation des lignines et des composés polycycliques aromatiques

La plupart des champignons basidiomycètes de la pourriture blanche sont capables de minéraliser complètement la lignine en CO2 et en H20.

La dégradation de la lignine met en jeu :

  • le clivage des liaisons éther entre monomères
  • le clivage oxydatif de la chaine latérale du propane
  • une déméthylation
  • le clivage du noyau benzène en acide céto-adipique qui entre dans le cycle de l'acide tricarboxylique

La dégradation de la lignine dépend d'un ensemble d'enzymes, notamment :

  • la peroxydase de lignine (LiP - EC 1.11.1.14) : elle contient un groupement hème à fer. L'alcool vératrylique (métabolite secondaire, produit de dégradation de la lignine) protége la peroxydase de lignine de l'inactivation par H2O2.
  • les peroxydases à manganèse (EC 1.11.1.13) : catalysent l'oxydation dépendante de H2O2 de la lignine avec 2 Mn2+ + 2 H+ + H2O2 <=> 2 Mn3+ + 2 H2O
  • les laccases (EC 1.10.3.2) : elles contiennent plusieurs atomes de cuivre. Elles catalysent la déméthylation des composants de la lignine
  • des enzymes génératrices de H2O2 :
    • la glyoxal oxydase (EC 1.2.3.15), enzyme extracellulaire qui transfère les électrons d'aldéhydes de faible poids moléculaire (exemples : glyoxal, glycoaldéhyde, α-hydroxycarbonyles) à l'oxygène O2 et forme H2O2
    • l'aryl alcool oxydase (EC 1.1.3.7) qui génére H2O2 par conversion des alcools benzyliques en aldéhydes
    • Ceriporiopsis subvermispora sécrète une oxalate oxydase qui décompose l'oxalate en CO2 et H2O2 et serait le principal fournisseur d'H2O2 pour la peroxydase à manganèse dans cet organisme

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Chaque enzyme de dégradation de la lignine agit différemment sur les organo-polluants et, ensemble, elles agissent sur différentes parties pour dégrader l'ensemble.

  • La dépolymérisation par les laccases est obtenue par oxydation des composés phénoliques qui entra&icirc;ne un clivage alkyle-phényle et l'ouverture du cycle aromatique. On aboutit à un acide gras qui peut rejoindre le métabolisme principal.
  • Le faible encombrement stérique des co-substrats leur permet d'accéder aux zones profondes des matrices d'organo-polluants ce qui augmente la surface accessible aux enzymes pour la dégradation.
  • La peroxydase de lignine semble une enzyme clé de la dégradation des organo-polluants du fait de sa capacité à dégrader des substances ayant un potentiel redox très élevé.

Figure ci-dessous : réactions possibles de dégradation de l'anthracène par Trametes versicolor. Lors de la dernière étape, l'acide benzène dicarboxylique (acide phtalique) est ouvert pour former un acide dicarboxylique à chaîne droite : celui-ci peut être métabolisé en CO2 par la β-oxydation des acides gras et le cycle de Krebs en dioxyde de carbone.

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Adapté de B. Goblirsch & M. Turnbull (2007) - base de données "Biocatalysis/Biodegradation Database"

Exemples d'enzymes :

La dégradation du kétoprofène (initiée par le cytochrome P450) le convertit :

  • en acide 2-[3-(4-hydroxybenzoyle) phényl]-propanoïque) par hydroxylation de la cétone
  • en acide (2-[(3-hydroxy(phényl)méthyle)phényle] propanoïque par réduction de la cétone

La laccase semble n'avoir aucun rôle dans la dégradation du kétoprofène.

La dégradation du naproxène aboutit à la formation du :

  • 6-desméthylnaproxène, probablement par déméthylation par le cytochrome P450
  • 1-(6-méthoxynaphtalène-2-yl) éthanone par la laccase

Le triclosan :

  • traité par Trametes polyzona aboutit à la formation de dimères, trimères et tétramères.
  • traité par Trametes versicolor aboutit à la formation du :
    • 2-O-(2,4,4-trichlorodiphényl éther)-β-D-xylopyranoside
    • le 2-O-(2,4,4-trichlorodiphényléther)-β-D-glucopyranoside
    • 2,4-dichlorophénol

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6. Le champignon Trametes versicolor

Trametes versicolor (Coriolus versicolor, Polyporus versicolor, versicolor = "de plusieurs couleurs") est un champignon polypore (champignons qui forment des fructifications avec des pores ou des tubes sur la face inférieure) trouvé partout sur terre.

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Source : NCBI

Quelques caractéristiques de Trametes versicolor
Taxonomie : Eukaryota; Opisthokonta; Fungi; Dikarya; Basidiomycota; Agaricomycotina; Agaricomycetes; Agaricomycetes incertae sedis; Polyporales; Polyporaceae

Genre: Trametes

Espèce: versicolor

Mycobank : 281625

NCBI : 5325

Le génome (FP-101664 SS1) de Trametes versicolor (L.) Lloyd a été séquencé dans le cadre d'un projet multi-génome (Floudas et al., 2012). Il a une longueur de 44,79 millions de paires de bases (% GC = 57,3) codant pour 14302 protéines.

Les substrats de Trametes versicolor sont essentiellement des bois d'angiospermes (exemples : Populus sp, Quercus sp).

Conditions de culture in vitro de Trametes versicolor (NBRC4937) Kummer (type: Florida) (ATCC no. MYA-2306) : transfert periodique sur un milieu "Potato Dextrose Yeast extract agar" (milieu PDY) : dextrose de pomme de terre 24 g.L-1; extrait de levure 5 g.L-1; agar 15 g.L-1) .

Contenu en enzymes

de dégradation de la lignine et de composés aromatiques :

  • 17 GMC oxydoreductases (flavin-containing)
  • 16 glutathion transferases classe omega
  • 12 Mn peroxidases
  • 10 lignin peroxidases
  • 9 copper radical oxidases
  • 7 laccases
  • 4 alcohol oxidases
  • 3 versatile peroxidases
  • 2 dye-decolorizing peroxidases
  • 2 ferroxidases
  • 2 iron reductase domain
  • 1 benzoquinone reductase

de dégradation des polysaccharides - classement selon la base de données CAZy ("Carbohydrate-Active enZYmes Database") :

  • 231 glycoside hydrolases (GH), 83 glycosyl transferases (GT), 93 "Auxiliary Activity" (AA), 17 carbohydrate esterases (CE), 11 polysaccharides lyases (PL), 48 "Carbohydrate-Binding Module family"
  • 51 enzymes cellulolytiques, 39 enzymes hémicellulolytiques, 21 enzymes pectinolytiques et 89 enzymes ligninolytiques
  • Voir le détail

du métabolisme secondaire :

  • 10 terpene cyclases
  • 2 non-ribosomal peptide synthases
  • 8 non-ribosomal peptide synthases - like
  • 3 non-reducing polyketide synthase
  • 1 fatty acid synthase
  • Voir le détail
Voir la liste des enzymes de Trametes versicolor impliquées dans le métabolisme de xénobiotiques.

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Trametes versicolor est un champignon capable de dégrader :

  • la lignine du bois, ce qui le décompose. C'est donc une maladie cryptogamique du bois appelée pourriture blanche ou fibreuse.
  • des composés pharmaceutiques. Exemple ci-dessous de la dégradation de la ciprofloxacine (figure adaptée de Olicon-Hernandez et al., 2017).

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  • des composés de structures et de fonctions très diverses :
    • décoloration de colorant textile
    • traitement des effluents issus du processus de blanchiment du papier Kraft
    • biodégradation des phénols dans les eaux usées des moulins à huile
    • biodégradation du perchloréthylène, du méthoxyclor, de biphényles polychlorés, du rouge phénol, de chlorophénols

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Dégradation du diclofénac par Trametes versicolor

  • Diclofénac (C14H11Cl2NO2, appelée aussi Voltaren) : cette molécule appartient à la classe des composés organiques dichlorobenzènes
  • Groupe fonctionnel acide monocarboxylique = acide phényl-acétique avec un groupe (2,6-dichlorophényl)-amino en position 2
  • Solubilité dans l'eau = 0,0045 g/L
  • Voir les informations détaillées - PubChem.
  • Voir les informations détaillées ChEBI.

La bioremédiation par le champignon de la pourriture blanche Trametes versicolor forme divers intermédiaires plus ou moins toxiques (Marco-Urrea et al., 2010).

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Rôles biologiques :

  • médicament analgésique non narcotique qui ne se lie pas aux récepteurs opioïdes.
  • antipyrétique et anti-inflammatoire non stéroïdien qui se fixe aux cyclo-oxygénases (EC 1.14.99.1).
  • inhibiteur de la prostaglandine - endoperoxyde synthase (E.C. 1.14.99.1) : il empêche la fixation l'acide arachidonique (substrat) et, par voie de conséquence, la formation d'icosanoïdes, de prostaglandines et de thromboxanes.

Article : Pontié et al. (2018) "Enhanced direct oxidation of diclofenac (DCF) at a carbon paste electrode (CPE) modified with cellulose and its biodegradability by Scedosporium dehoogii" Res. Rev. Electrochem. 9, 114 - 128

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Autres exemples de biotransformation de composés pharmaceutiques par Trametes versicolor
Groupe Composé Eaux urbaines souillées - culture en conditions stériles
Concentration (μg.L-1) Dégradation (%)
Analgésiques / anti-inflammatoires Naproxène 35.58 100
Ibuprofène 12.61 100
Acétaminophène 3.87 100
Acide salicylique 0.85 46
Ketoprofen 0.48 35
Codéine 0.02 100
Antibiotiques Erythromycine 0.33 100
Metronidazole 0.05 100
Médicaments psychiatriques Carbamazepine (CBZ) 0.7 37
10,11-epoxy CBZ 19.82 100
2-Hydroxy CBZ 0.5 46
Acridinone 1.01 100
Citalopram 0.1 100
Source : Cruz-Morato et al. (2013)
L'acide 2-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)propanoique et la 1-(6-methoxynaphthalen-2-yl)ethanone sont des intermédiaires de la dégradation du Naproxen.

Divers

Nguyen et al. (2013)

Cruz-Morato et al. (2014)

caféine 149 103 39
Aténolol 3000 75
Métoprolol 19 95
Propanolol 60 100
Antipyrine 497 96
Gemfibrozil 5 95
Triclosan 5 95
17-α éthinylestradiol
17-β estradiol
5 95
Octocrylene 5 94
Voltaren (analgésique)
Source : Marco-Urrea et al. (2010c)
Diclofénac
produit de dégradation : 4-(2,6-dichlorophenylamino)-1,3-benzenedimethanol

Condition de concentration de laboratoire (CCL) : 10.000 μg.L-1
Conditions d'eaux usées : 45 μg.L-1

100
Benzenesulfonamides (antibiotiques)
Source : Rodriguez-Rodriguez et al. (2012)
Sulfapyridine et sulfathiazole
sulfamethazine
CCL : 10.000 μg.L-1 100
88
Alkylphenols (perturbateurs endocriniens)
Source : Catapane et al. (2013)
Octylphenol et nonylphenol Laccase purifiée et immobilisée
Alkylphenols (perturbateurs endocriniens)
Source : Pezzella et al. (2017)
Bisphenol A, nonylphenol, methyl-parabène et butyl-parabène, dimethyl phthalate 100 μM individuel et 20 μM en mélange
Fluoroquinolones (antibiotiques)
Source : Cvancarova et al. (2015)
Norfloxacine, ofloxacine et ciprofloxacine Implication probable de la peroxidase à manganèse dans les processus de dégradation

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Ibuprofen Acétaminophène
Diclofénac Carbamazepine
Aspirine Naproxène
Ketoprofen Gemfibrozil
Danofloxacine Erythromycine
Hydroquinone Anthraquinone
Phenol (hydroxybenzene) Nonylphenol
Bisphenol A Caprolactame
Anthracène Phenanthrene
Fluorobenzene p-Hydroxybenzoate
Octocrylene Triclosan
1,4-Dichlorobenzene 2,4-Dichlorobenzoate
17 β-Estradiol 17 α-Ethinyl Estradiol
Atrazine (pesticide) DDT (insecticide)
Lignine (organosolv - C81H92O28)

Source des fichiers SDF : "PubChem"


blanc : hydrogène - gris : carbone
bleu : azote - rouge : oxygène - jaune : soufre - vert foncé : chlore - vert clair : fluor

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7. Les peroxydases - oxydation extracellulaire

Les principales peroxydases à haut potentiel rédox de champignons dites de classe II, sont impliquées dans la biodégradation de la ligno-cellulose avec une gamme exceptionnelle de substrats organiques et inorganiques.

Les peroxydases sont des enzymes contenant un seul hème (protoporphyrine IX), de sorte que le spectre d'absorption de ces enzymes a un maximum d'absorbance particulier à 406-409 nm. Les peroxydases sont divisées en plusieurs types.

  • Les peroxydases des lignines (ligninase, LiP - E.C. 1.11.1.14). La valeur du potentiel rédox du groupement hème (atome de fer - E0' = +1,2 V à +1,5 V) permet que le site catalytique de ces enzymes oxyde une grande variété de substrats phénoliques et non phénoliques en présence de H2O2. La proportion de chacun des 3 monomères constitutifs des lignines permet de les classer : lignines d'herbacées, de résineux et de feuillus.
  • Les peroxidases à manganèse (MnP - E.C .1.11.1.13).
  • Les peroxydases "dye-decolorizing peroxidases" (DyP - E.C. 1.11.1.19 - Basidiomycètes).
  • Les chloroperoxydases halogénantes (E.C. 1.11.1.10 - Ascomycètes).
  • Les peroxygénases non spécifiques ou aromatiques (E.C. 1.11.2.1).

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8. Les laccases - oxydation extracellulaire

Les laccases (E.C. 1.10.3.2) sont des oxydoréductases à cuivre (4 atomes de cuivre par enzyme) trouvées dans de nombreuses plantes, champignons et micro-organismes. Ces enzymes ont une masse molaire ≥ 60 kDa (supérieures à celles des peroxydases) et un point isoélectrique acide. Les laccases sont glycosylées (asparagine).

Voir Q12718 (LAC2_TRAVE).

Les laccases catalysent l'oxydation directe de divers phénols, des polyphénols et des anilines, très présents chez les végétaux supérieurs, les champignons et les bactéries.

Exemple de réaction d'oxydation avec échange d'électrons (réduction de O2 en H2O avec 4 électrons) : 4 benzène-diol + O2 <=> 4 benzo-semiquinone + 2 H2O

Valeur du potentiel rédox : E0' = +0,4 V à +0,8 V.

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9. Les oxalate décarboxylases

L'acide oxalique est le principal acide organique formé par les champignons qui hydrolysent la lignine du bois. Chez les champignons, l'acide oxalique est synthétisé par le cycle de l'acide tricarboxylique dans les mitochondries et par le cycle du glyoxylate dans les glyoxysomes.

L'oxalate décarboxylase (E.C. 4.1.1.2 ) des champignons est une enzyme contenant du manganèse qui décompose l'acide oxalique en acide formique et en CO2.

bioremediation biodegradation polluant biopile electrochimique protein structure bioinformatics fungal fungi fungus champignon Ascomycota Basidiomycota trametes versicolor white rot plant micropollutant pollutant degradation ibuprofen polycyclic aromatic decarboxylation glyoxylate acide oxalique formique biochimej

Voir Q9UVK4 (Q9UVK4_FLAVE).

Les oxalate décarboxylases appartiennent à la superfamille des cupines. Elles contiennent 2 motifs cupine de liaison aux ions métalliques avec un repliement global en tonneau β.

L'activité de l'oxalate décarboxylase a été criblée dans le mycélium de 12 champignons responsables de la pourriture blanche. L'activité de l'ODC a été détectée dans le mycélium de Dichomitus squalens, de Phanerochaete sanguinea, de Trametes ochracea et de Trametes versicolor après addition d'acide oxalique 5 mM dans le milieu de culture liquide.

 

10. Liens Internet et références bibliographiques

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MycoBank

MycoCosm

"FungiDB: The Fungal and Oomycete Genomics Resource"

"David Moore's World of Fungi: where mycology starts"

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