O le tusiga o se vaega o le autu o suʻesuʻega "Tekonolosi faʻaleleia o le bioremediation ma faiga toe faʻaaogaina o vailaʻau faʻapitoa (SOC). Vaʻai tusiga uma e 14
O polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) e maualalo le mamafa o le molecular e pei o le naphthalene ma naphthalenes ua suia (methylnaphthalene, naphthoic acid, 1-naphthyl-N-methylcarbamate, ma isi) e faʻaaogaina lautele i pisinisi eseese ma e oona i le geno, mutagenic ma/poʻo le carcinogenic i meaola. O nei vailaʻau faʻapitoa faʻapitoa (SOCs) poʻo xenobiotics e manatu o mea e faʻamuamua i le faʻaleagaina ma e lamatia ai le siosiomaga o le lalolagi ma le soifua maloloina lautele. O le malosi o gaioiga a tagata (e pei o le faʻasuaina o le malala, faʻamamaina o le suauʻu, faʻasaʻolotoina o taʻavale ma faʻaoga faʻatoʻaga) e fuafua ai le faʻaputuina, le iʻuga ma le felauaiga o nei vailaʻau e masani ona salalau ma tumau. I le faʻaopoopoga i metotia faʻaletino ma vailaʻau/aveʻesea, o tekinolosi lanumeamata ma le faʻalelei i le siosiomaga e pei o le bioremediation, lea e faʻaaogaina ai meaola ninii e mafai ona faʻaleagaina atoatoa POCs poʻo le liua i ni oloa e le oona, ua tulaʻi mai o se isi auala saogalemu, taugofie ma folafolaina. O ituaiga eseese o siama e aofia i le phyla Proteobacteria (Pseudomonas, Pseudomonas, Comamonas, Burkholderia, ma Neosphingobacterium), Firmicutes (Bacillus ma Paenibacillus), ma Actinobacteria (Rhodococcus ma Arthrobacter) i totonu o le eleele microbiota ua faʻaalia ai le gafatia e faʻaleagaina ai mea faʻaola eseese. O suʻesuʻega metabolic, genomics, ma le auʻiliʻiliga metagenomic e fesoasoani ia i tatou e malamalama ai i le faigata o le catabolic ma le eseesega o loʻo iai i nei ituaiga olaga faigofie, lea e mafai ona faʻaaogaina atili mo le biodegradation lelei. O le i ai o PAHs mo se taimi umi ua iʻu ai i le tulaʻi mai o phenotypes fou o le faʻaleagaina e ala i le faʻaliliuina o kene faʻalava e faʻaaoga ai elemene kene e pei o plasmids, transposons, bacteriophages, genomic islands, ma elemene fesoʻotaʻi tuʻufaʻatasi. O le biology systems ma le inisinia kene o isolates faʻapitoa poʻo faʻataʻitaʻiga nuʻu (consortia) e mafai ai ona faʻaleleia atili, vave ma lelei le bioremediation o nei PAHs e ala i aafiaga synergistic. I lenei iloiloga, matou te taulaʻi atu i auala eseese o le metabolism ma le eseesega, le tuufaatasiga o kenera ma le eseesega, ma tali/fetuunaʻiga o sela o le naphthalene ma siama e faʻaleagaina e le naphthalene ua suia. O le a tuʻuina atu ai faʻamatalaga faʻale-siosiomaga mo le faʻaaogaina i le fanua ma le faʻaleleia atili o ituaiga siama mo le toe faʻaleleia lelei o le bioremediation.
O le vave o le atinaʻeina o alamanuia (kemikolo petrokemikolo, faʻatoʻaga, vailaʻau, vali ie, mea teuteu, ma isi mea) ua fesoasoani i le manuia o le tamaoaiga o le lalolagi ma faʻaleleia atili ai tulaga o le soifuaga. O lenei atinaʻe tele ua iʻu ai i le gaosia o le tele o vailaʻau faʻapitoa (SOC), ia e faʻaaogaina e gaosia ai oloa eseese. O nei vailaʻau mai fafo poʻo SOC e aofia ai polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), vailaʻau faʻasaina, vailaʻau faʻasaina vao, plasticizers, vali, vailaʻau faʻapitoa, organophosphates, flame retardants, volatile organic solvents, ma isi mea. E faʻasaʻolotoina i le ea, siosiomaga i le vai ma le laueleele lea e tele aʻafiaga, ma mafua ai ni aʻafiaga leaga i le tele o bioforms e ala i le suia o meatotino faʻapitoa ma le fausaga o le alalafaga (Petrie et al., 2015; Bernhardt et al., 2017; Sarkar et al., 2020). O le tele o mea leaga manogi e malolosi ma fa'aleagaina ai le tele o siosiomaga olaola/nofoaga e tele ai meaola eseese (e pei o 'amu'amu 'amu, aisa o le Arctic/Antarctic, vaituloto maualuluga i mauga, palapala loloto o le sami, ma isi mea) (Jones 2010; Beyer et al. 2020; Nordborg et al. 2020). O su'esu'ega talu ai nei o le geomicrobiological ua fa'aalia ai o le fa'aputuina o mea ola fa'apitoa (e pei o mea leaga manogi) ma a latou mea e maua mai i luga o fausaga fa'apitoa (si'osi'omaga na fausia) (e pei o nofoaga fa'asolopito fa'aleaganu'u ma fa'amanatuga e faia i le granite, ma'a, laupapa ma u'amea) e fa'avavevave ai lo latou fa'aleagaina (Gadd 2017; Liu et al. 2018). E mafai e gaoioiga a tagata ona fa'ateleina ma fa'ateteleina le fa'aleagaina fa'aletino o fa'amanatuga ma fale e ala i le fa'aleagaina o le ea ma le suiga o le tau (Liu et al. 2020). O nei mea leaga fa'alenatura e tali atu i le ausa o le vai i le ea ma fa'aputu i luga o le fausaga, ma mafua ai ona fa'aleagaina fa'aletino ma fa'akemikolo le meafaitino. O le pala o meaola ua lauiloa lautele o ni suiga e le mana'omia i foliga vaaia ma meatotino o meafaitino e mafua mai i meaola ola e a'afia ai lo latou fa'asaoina (Pochon ma Jaton, 1967). O isi gaioiga fa'a-microbial (metabolism) o nei vaila'au e mafai ona fa'aitiitia ai le tulaga mautu o le fausaga, le aoga o le puipuiga ma le taua fa'aleaganuu (Gadd, 2017; Liu et al., 2018). I le isi itu, i nisi tulaga, o le fetu'una'iga o microbial ma le tali atu i nei fausaga ua maua e aoga aua latou te fausia ni biofilms ma isi pa'u puipui e fa'aitiitia ai le saoasaoa o le pala/pala (Martino, 2016). O le mea lea, o le atina'eina o ni fuafuaga fa'asao tumau lelei mo ma'a, u'amea ma laupapa e mana'omia ai se malamalamaga mae'ae'a i faiga autu o lo'o a'afia i lenei faiga. Pe a fa'atusatusa i faiga masani (faiga fa'ale-geological, mu o vaomatua, mauga mu, tali atu o la'au ma siama), o gaioiga a tagata e mafua ai le fa'asa'olotoina o le tele o polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) ma isi carbon organic (OC) i totonu o siosiomaga. O le tele o PAH e fa'aaogaina i fa'ato'aga (mea e tineia ai iniseti ma vaila'au fa'asaina e pei o le DDT, atrazine, carbaryl, pentachlorophenol, ma isi), alamanuia (suau'u mata, otaota/otaota o le suau'u, palasitika e maua mai le suau'u, PCB, plasticizers, detergents, vailaau fa'amamā, fumigants, manogi ma mea fa'asao), oloa tausiga o le tagata lava ia (protein screens, vailaau fa'amamā, tete'e iniseti ma polycyclic musks) ma auupega (mea fa'apapā e pei o le 2,4,6-TNT) o ni xenobiotics e ono a'afia ai le soifua maloloina o le paneta (Srogi, 2007; Vamsee-Krishna ma Phale, 2008; Petrie et al., 2015). E mafai ona fa'alauteleina lenei lisi e aofia ai mea e maua mai le suau'u (suau'u suau'u, lubricants, asphaltenes), bioplastics mamafa molecular maualuga, ma vai ionic (Amde et al., 2015). O lo'o lisiina i le Laulau 1 le tele o mea leaga manogi ma a latou fa'aoga i alamanuia eseese. I tausaga talu ai nei, ua amata ona faʻateleina le faʻasaʻolotoina e tagata o vailaʻau faʻaolaola, faʻapea foʻi ma le kaponi taiokesaita ma isi kasa e mafua ai le faʻavevela o le ea (Dvorak et al., 2017). Peitaʻi, o aʻafiaga faʻaolaola e sili atu nai lo aʻafiaga masani. E le gata i lea, na matou iloa ai o loʻo iai pea le tele o SOC i le tele o siosiomaga faʻale-siosiomaga ma ua faʻailoa mai o ni mea leaga e tulaʻi mai ma aʻafiaga leaga i biomes (Ata 1). O ofisa faʻale-siosiomaga e pei o le United States Environmental Protection Agency (USEPA) ua aofia ai le tele o nei mea leaga i la latou lisi o mea e faʻamuamua ona o latou uiga e oona i siama, oona i le tino, suia i mea, ma mafua ai le kanesa. O le mea lea, e manaʻomia ai tulafono faʻatonutonu faigata mo le lafoaʻiina o otaota ma fuafuaga lelei mo le togafitia/aveeseina o otaota mai siosiomaga ua faʻaleagaina. O auala eseese e togafitia ai mea faʻaletino ma vailaʻau e pei o le pyrolysis, togafitiga faʻavevela o le oxidative, faʻaeaina o le ea, faʻaputuina o fanua, susunuina, ma isi mea e le aoga ma taugata ma e mafua ai mea e aʻafia ai, oona ma faigata ona togafitia. Faatasi ai ma le faateleina o le malamalama i le siosiomaga i le lalolagi atoa, o meaola ninii e mafai ona faaleagaina nei mea leaga ma a latou mea e maua mai ai (e pei o le halogenated, nitro, alkyl ma/po o le methyl) ua faateleina le gauai atu i ai (Fennell et al., 2004; Haritash ma Kaushik, 2009; Phale et al., 2020; Sarkar et al., 2020; Schwanemann et al., 2020). O le faaaogaina o nei meaola ninii moni e na o ia pe i totonu o aganuu fefiloi (kolone) mo le aveeseina o mea leaga manogi e iai ona lelei i tulaga o le saogalemu o le siosiomaga, tau, lelei, aoga, ma le faatumauina. O loo suʻesuʻeina foi e le au suʻesuʻe le tuufaatasia o faiga o meaola ninii ma metotia eletise redox, e pei o faiga bioelectrochemical (BES), o se tekinolosi folafolaina mo le togafitia/aveeseina o mea leaga (Huang et al., 2011). Ua tosina mai e le tekinolosi BES le tele o le gauai ona o lona maualuga o le lelei, taugofie, saogalemu o le siosiomaga, faagaoioiga i le vevela o le potu, mea e fetaui ma meaola, ma le mafai ona toe maua mai oloa taua (e pei o le eletise, suauu, ma vailaau) (Pant et al., 2012; Nazari et al., 2020). O le oo mai o meafaigaluega/auala o le genome sequencing ma le omics ua maua ai le tele o faamatalaga fou i le faatonutonuina o kenera, proteomics, ma le fluxomics o tali a meaola ninii eseese e faaleagaina ai. O le tuufaatasia o nei meafaigaluega ma le biology o faiga ua faaleleia atili ai lo tatou malamalama i le filifilia ma le faaleleia atili o auala catabolic i meaola ninii (e pei o le metabolic design) ina ia ausia ai le biodegradation lelei ma lelei. Ina ia mamanuina ni fuafuaga bioremediation lelei e faaaoga ai meaola ninii talafeagai, e manaomia ona tatou malamalama i le gafatia biochemical, metabolic diversity, genetic composition, ma le ecology (autoecology/synecology) o meaola ninii.
Ata 1. Punaoa ma auala o PAHs maualalo-molecular e ala i siosiomaga eseese o le siosiomaga ma mea eseese e aʻafia ai meaola. O laina motumotu e faʻatusalia ai fegalegaleaiga i le va o elemene o le siosiomaga.
I lenei iloiloga, ua matou taumafai e aoteleina faʻamaumauga i luga o le faʻaleagaina o PAHs faigofie e pei o le naphthalene ma naphthalenes suia e ala i siama eseese e aofia ai auala metabolic ma le eseesega, enzymes e aʻafia i le faʻaleagaina, tuufaatasiga/anotusi o kene ma le eseesega, tali atu o sela ma vaega eseese o le bioremediation. O le malamalama i tulaga biochemical ma molecular o le a fesoasoani i le faʻailoaina o ituaiga talafeagai o le talimalo ma a latou faʻainisinia faʻasolosolo mo le bioremediation lelei o ia mea faʻaleagaina faʻamuamua. O le a fesoasoani lea i le atinaʻeina o fuafuaga mo le faʻatuina o nofoaga faʻapitoa o siama mo le bioremediation lelei.
O le iai o le tele o mea manogi oona ma matautia (e tusa ai ma le tulafono a Huckel 4n + 2π electrons, n = 1, 2, 3, …) e mafua ai se lamatiaga tele i le tele o ala o le siosiomaga e pei o le ea, eleele, otaota, ma luga o le eleele ma le vai i lalo o le eleele (Puglisi et al., 2007). O nei mea e iai mama benzene e tasi (monocyclic) poʻo mama benzene e tele (polycyclic) e faʻatulagaina i le laina, angular poʻo le cluster ma e faʻaalia ai le mautu (mautu/lē mautu) i le siosiomaga ona o le maualuga o le negative resonance energy ma le inertness (inertness), lea e mafai ona faʻamatalaina e lo latou hydrophobicity ma le faʻaitiitia o le tulaga. A toe suia le mama aromatic e le methyl (-CH3), carboxyl (-COOH), hydroxyl (-OH), poʻo le sulfonate (-HSO3) vaega, e sili atu ona mautu, e sili atu le malosi o le affinity mo macromolecules, ma e bioaccumulative i totonu o faiga faʻaola (Seo et al., 2009; Phale et al., 2020). O nisi o polycyclic aromatic hydrocarbons e maualalo le mamafa o le molecular (LMWAHs), e pei o le naphthalene ma ona mea e maua mai ai [methylnaphthalene, naphthoic acid, naphthalenesulfonate, ma le 1-naphthyl N-methylcarbamate (carbaryl)], ua aofia i le lisi o mea e fa'amuamua i le fa'aleagaina o meaola e le US Environmental Protection Agency o ni mea e fa'aleagaina ai le tino, e mutagenic, ma/po'o le carcinogenic (Cerniglia, 1984). O le fa'asa'olotoina o lenei vasega o NM-PAHs i le siosiomaga e ono i'u ai i le fa'aputuina o nei mea i vaega uma o le filifili o mea'ai, ma a'afia ai le soifua maloloina o siosiomaga (Binkova et al., 2000; Srogi, 2007; Quinn et al., 2009).
O punaoa ma auala o PAHs i meaola e mafua mai i le femalagaiga ma fegalegaleaiga i le va o vaega eseese o le siʻosiʻomaga e pei o le eleele, vai i lalo o le eleele, vai i luga o le fogaeleele, faatoaga ma le ea (Arey ma Atkinson, 2003). O loo faaalia i le Ata 1 fegalegaleaiga ma le tufatufaina o PAHs mamafa molecular eseese i siʻosiʻomaga ma o latou auala i meaola/faalavelave i tagata. O PAHs e faaputuina i luga o luga ona o le filogia o le ea ma e ala i le femalagaiga (femalagaaiga) o kasa o taavale, kasa oona o fale gaosi oloa (kasini malala, susunuina ma le gaosiga o le coke) ma lo latou faaputuina. O gaoioiga tau alamanuia e pei o le gaosiga o ie gaosi, vali ma vali; puipuiga o laupapa; faagasologa o paʻu; gaoioiga o le gaosiga o sima; gaosiga o vailaau iniseti; ma le faaaogaina o faatoaga o punaoa autu ia o PAHs i faiga o le laueleele ma le vai (Bamforth ma Singleton, 2005; Wick et al., 2011). Ua faʻaalia e suʻesuʻega o eleele i totonu o taulaga ma taulaga tetele, e lata ane i alatele, ma i totonu o aai tetele e sili atu ona aʻafia i polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) ona o le kasa mai fale eletise, faʻavevela i fale, uta o feoaiga i le ea ma le auala, ma galuega faufale (Suman et al., 2016). (2008) na faʻaalia ai o PAHs i le eleele e lata ane i auala i New Orleans, Louisiana, ISA e maualuga e oo atu i le 7189 μg/kg, ae i nofoaga matala, e na o le 2404 μg/kg. I se tulaga tutusa, o le maualuga o le PAH e oo atu i le 300 μg/kg ua lipotia mai i nofoaga e lata ane i nofoaga e faʻasuia ai le malala i le tele o aai i Amerika (Kanaly ma Harayama, 2000; Bamforth ma Singleton, 2005). Ua lipotia mai o loo i ai i eleele mai aai eseese o Initia e pei o Delhi (Sharma et al., 2008), Agra (Dubey et al., 2014), Mumbai (Kulkarni ma Venkataraman, 2000) ma Visakhapatnam (Kulkarni et al., 2014) le maualuga o le PAHs. O mea manogi e faigofie ona pipii i luga o vaega o le eleele, mea ola ma minerale omea, ma avea ai ma mea tetele e faʻaputu ai le kaponi i totonu o siosiomaga (Srogi, 2007; Peng et al., 2008). O punaoa autu o PAHs i siosiomaga o le vai o timuga (timu susu/mago ma le ausa o le vai), tafega o le taulaga, otaota o le vai, toe faʻatumuina o le vai i lalo o le eleele ma isi mea faapena (Srogi, 2007). Ua fuafua e tusa ma le 80% o PAHs i siosiomaga o le gataifale e mafua mai i timuga, faʻaputuga o le eleele, ma otaota o le vai (Motelay-Massei et al., 2006; Srogi, 2007). O le maualuga o le tele o PAHs i le vai i luga poʻo le vai tafe mai nofoaga e lafoaʻi ai otaota malo e iu lava ina tafe atu i le vai i lalo o le eleele, ma avea ai ma lamatiaga tele i le soifua maloloina lautele ona e silia ma le 70% o le faitau aofaʻi i Asia i Saute ma Sautesasaʻe e inu vai i lalo o le eleele (Duttagupta et al., 2019). O se suʻesuʻega talu ai nei na faia e Duttagupta et al. (2020) o suʻesuʻega o vaitafe (32) ma vai i lalo o le eleele (235) mai West Bengal, Initia, na maua ai e tusa ma le 53% o tagata nonofo i le taulaga ma le 44% o tagata nonofo i nuʻu i tua (e 20 miliona tagata nonofo) e ono aʻafia i le naphthalene (4.9–10.6 μg/L) ma ona mea e maua mai ai. O mamanu eseese o le faʻaaogaina o fanua ma le faʻateleina o le faʻaaogaina o vai i lalo o le eleele ua manatu o ni mea autu e pulea ai le felauaiga faʻatulagaina (advection) o PAHs mamafa molecular maualalo i le eleele. O le tafega o faʻatoʻaga, otaota o le taulaga ma fale gaosi oloa, ma otaota malo/otaota ua maua e aʻafia e PAHs i vaituloto o vaitafe ma otaota i lalo o le eleele. O le timuga o le ea e faʻateleina ai le faʻaleagaina o le PAH. Ua lipotia mai le maualuga o le maualuga o PAHs ma a latou alkyl derivatives (e 51 i le aofaʻi) i vaitafe/vaipuna i le lalolagi atoa, e pei o le Vaitafe o Fraser, Vaitafe o Louan, Vaitafe o Denso, Vaitafe o Missouri, Vaitafe o Anacostia, Vaitafe o Ebro, ma le Vaitafe o Delaware (Yunker et al., 2002; Motelay-Massei et al., 2006; Li et al., 2010; Amoako et al., 2011; Kim et al., 2018). I totonu o otaota o le Vaitafe o Ganges, na maua ai le naphthalene ma le phenanthrene o mea sili ona taua (na iloa i le 70% o faʻataʻitaʻiga) (Duttagupta et al., 2019). E le gata i lea, ua faʻaalia e suʻesuʻega o le faʻa-chlorinate o le vai inu e mafai ona oʻo atu ai i le fausiaina o PAHs e sili atu ona oona ma chlorinated (Manoli ma Samara, 1999). E faaputuputu PAHs i saito, fualaau aina ma fualaau faisua ona o le mitiia e laau mai eleele ua pisia, vai i lalo o le eleele ma timuga (Fismes et al., 2002). O le tele o meaola i le vai e pei o i'a, mussels, clams ma shrimp ua pisia i PAHs e ala i le taumafaina o meaai ua pisia ma le vai o le sami, faapea foi ma aano ma pa'u (Mackay ma Fraser, 2000). O auala kuka/faagaioiga e pei o le tunu, tao, ulaula, falai, faamago, tao ma le kuka i malala e mafai foi ona oo atu ai i le tele o PAHs i meaai. E faalagolago tele lea i le filifiliga o mea e ulaula ai, le aofa'i o le phenolic/aromatic hydrocarbon, le faiga kuka, ituaiga o le vevela, le aofa'i o le susu, le sapalai o le okesene ma le vevela o le mu (Guillén et al., 2000; Gomes et al., 2013). Ua iloa foi Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) i le susu i le tele o le malosi (0.75–2.1 mg/L) (Girelli et al., 2014). O le faaputuputuina o nei PAHs i meaʻai e faalagolago foi i meatotino faaletino ma kemikolo o meaʻai, ae o latou aafiaga oona e fesoʻotaʻi ma galuega faatino faaletino, gaioiga o le metabolism, mitiia, tufatufaina ma le tufatufaina atu o le tino (Mechini et al., 2011).
Ua leva ona iloa le oona ma aafiaga leaga o polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) (Cherniglia, 1984). O polycyclic aromatic hydrocarbons (LMW-PAHs) e maualalo le mamafa o le molecular (e lua i le tolu mama) e mafai ona fusifusia fa'atasi i macromolecules eseese e pei o le DNA, RNA ma porotini ma e mafua ai le kanesa (Santarelli et al., 2008). Ona o lo latou natura hydrophobic, e vaeluaina i latou e membrane lipid. I tagata, o cytochrome P450 monooxygenases e fa'aola ai PAHs i epoxides, o nisi o ia mea e matua tali atu (e pei o le baediol epoxide) ma e mafai ona o'o atu ai i le suiga o sela masani i sela leaga (Marston et al., 2001). E le gata i lea, o oloa o le suiga o PAHs e pei o quinones, phenols, epoxides, diols, ma isi mea e sili atu ona oona nai lo le autu o le vaila'au. O nisi PAHs ma a latou mea e fa'aaogā i le metabolism e mafai ona a'afia ai hormones ma enzymes eseese i le metabolism, ma o lea e a'afia ai le tuputupu a'e, le faiga tutotonu o neula, le faiga fanautama ma le puipuiga o le tino (Swetha ma Phale, 2005; Vamsee-Krishna et al., 2006; Oostingh et al., 2008). O le a'afia puupuu i PAHs mamafa maualalo molecular ua lipotia mai e mafua ai le fa'aletonu o le galuega a le mama ma le thrombosis i tagata e maua i le tale ma fa'ateleina ai le lamatiaga o kanesa o le pa'u, mama, tagāmimi ma le gastrointestinal (Olsson et al., 2010; Diggs et al., 2011). Ua fa'aalia fo'i i su'esu'ega i manu e mafai e le a'afia i le PAH ona i ai ni a'afiaga leaga i le galuega fanautama ma le atina'e ma e mafai ona mafua ai le cataracts, fa'aleagaina o fatuga'o ma le ate, ma le jaundice. O oloa biotransformation eseese a le PAH e pei o diols, epoxides, quinones ma free radicals (cations) ua fa'aalia e fausia ai ni DNA adducts. Ua faʻaalia e mafai e adducts mautu ona suia le masini o le toe faia o le DNA, ae o adducts e le mautu e mafai ona aveese le DNA (e masani lava i le adenine ma o nisi taimi i le guanine); e mafai uma ona mafua ai ni mea sese e oʻo atu ai i ni suiga (Schweigert et al. 2001). E le gata i lea, o quinones (benzo-/pan-) e mafai ona mafua ai ni reactive oxygen species (ROS), ma mafua ai ona faaleagaina le DNA ma isi macromolecules, ma aʻafia ai le galuega/ola o aano (Ewa ma Danuta 2017). O le faʻaalia pea i ni vaega maualalo o le pyrene, biphenyl ma le naphthalene ua lipotia mai e mafua ai le kanesa i manu faʻataʻitaʻi (Diggs et al. 2012). Ona o lo latou oona matautia, o le faʻamamaina/aveeseina o nei PAHs mai nofoaga ua aʻafia/faʻaleagaina o se mea e faʻamuamua.
Ua fa'aaogaina auala fa'aletino ma fa'akemikolo eseese e aveese ai PAHs mai nofoaga/si'osi'omaga ua fa'aleagaina. O faiga e pei o le susunuina, aveese le chlorination, fa'a'okesaita UV, fa'amautu, ma le fa'a'esea o le solvent e tele ona le lelei, e aofia ai le fausiaina o oloa oona, faigata o le faiga, fa'afitauli tau saogalemu ma tulafono faatonutonu, maualalo le lelei, ma le taugata tele. Peita'i, o le fa'aleagaina o siama (e ta'ua o le bioremediation) o se isi auala e folafola atu ai le fa'aaogaina o siama i foliga o aganu'u mama po'o kolone. Pe a fa'atusatusa i auala fa'aletino ma fa'akemikolo, o lenei faiga e le afaina ai le siosiomaga, e le afaina ai, taugofie, ma gafataulimaina. E mafai ona faia le bioremediation i le nofoaga ua a'afia (in situ) po'o se nofoaga ua saunia fa'apitoa (ex situ) ma o lea ua manatu o se auala e sili atu ona gafataulimaina le toe fa'aleleia nai lo auala masani fa'aletino ma fa'akemikolo (Juhasz ma Naidu, 2000; Andreoni ma Gianfreda, 2007; Megharaj et al., 2011; Phale et al., 2020; Sarkar et al., 2020).
O le malamalama i la'asaga o le metabolism o siama e aofia ai i le fa'aleagaina o mea leaga manogi e iai ni a'afiaga tetele fa'asaienisi ma le tamaoaiga mo le fa'asaoina o le si'osi'omaga ma le siosiomaga. E tusa ma le 2.1 × 1018 kalama o le kaponi (C) e teuina i totonu o otaota ma mea fa'aola (e pei o le suau'u, kesi masani, ma le malala, e pei o suau'u fa'asolopito) i le lalolagi atoa, ma avea ai ma se sao taua i le ta'amilosaga o le kaponi i le lalolagi atoa. Peita'i, o le vave o le fa'apisinisi, le fa'aaogaina o suau'u fa'asolopito, ma gaioiga a tagata o lo'o fa'aitiitia ai nei fa'aputuga kaponi i le lithospheric, ma fa'asa'olotoina ai le tusa ma le 5.5 × 1015 kalama o le kaponi fa'asolopito (e pei o mea leaga) i le ea i tausaga ta'itasi (Gonzalez-Gaya et al., 2019). O le tele o lenei kaponi fa'asolopito e ulufale atu i siosiomaga fa'ale-laueleele ma le sami e ala i le fa'aputuga, felauaiga, ma le tafega. E le gata i lea, o mea leaga fou fa'apitoa e maua mai suau'u fa'asolopito, e pei o palasitika, mea fa'apipi'i ma mea fa'amautu palasitika (phthalates ma a latou isomers), e fa'aleagaina ai le sami, eleele ma siosiomaga fa'ale-vai ma a latou meaola, ma fa'ateteleina ai lamatiaga o le tau i le lalolagi atoa. O ituaiga eseese o microplastics, nanoplastics, fasi palasitika ma a latou oloa monomer oona e maua mai le polyethylene terephthalate (PET) ua faaputuputu i le Vasa Pasefika i le va o Amerika i Matu ma Asia i Sautesasae, ma fausia ai le "Great Pacific Garbage Patch", ma faaleagaina ai meaola o le sami (Newell et al., 2020). Ua faamaonia e suesuega faasaienisi e le mafai ona aveese ia mea leaga/otaota e ala i soo se metotia faaletino po o vailaau. I lenei tulaga, o meaola ninii e sili ona aoga o i latou ia e mafai ona oxidatively metabolize mea leaga i le carbon dioxide, malosiaga vailaau ma isi oloa e le oona e iu lava ina ulufale atu i isi faagasologa o le nutrient cycling (H, O, N, S, P, Fe, ma isi). O le mea lea, o le malamalama i le microbial ecophysiology o le aromatic pollutant mineralization ma lona pulea o le siosiomaga e taua tele mo le iloiloina o le microbial carbon cycle, net carbon budget ma lamatiaga o le tau i le lumanai. Ona o le manaomia vave o le aveese o ia mea mai le siosiomaga, ua tula'i mai ai le tele o eco-industries e taulai i tekinolosi mama. I se isi itu, o le fa'ateleina o otaota fa'apisinisi/kemikolo otaota o lo'o fa'aputuina i totonu o siosiomaga fa'alenatura (e pei o le auala o otaota i le tamaoaiga) ua manatu o se tasi o poutū o le tamaoaiga fa'ata'amilosaga ma sini tau atina'e gafataulimaina (Close et al., 2012). O le mea lea, o le malamalama i itu tau metabolism, enzymatic ma genetic o nei sui tauva e ono fa'aleagaina e matua taua tele mo le ave'esea lelei ma le fa'aleleia atili o ia mea leaga manogi.
I totonu o le tele o mea leaga manogi, matou te gauai faapitoa atu i PAHs e maualalo le mamafa o le molecular e pei o le naphthalene ma naphthalenes ua suia. O nei mea e aofia ai o vaega autu ia o suauʻu e maua mai le suauʻu, vali ie, oloa faʻatau, vailaʻau faʻasaina (mothballs ma mea e teteʻe ai iniseti), plasticizers ma tannins ma o lea e salalau lautele i le tele o siosiomaga (Preuss et al., 2003). O lipoti talu ai nei o loʻo faʻamamafaina ai le faʻaputuina o le tele o naphthalene i totonu o le aquifer sediments, eleele i lalo o le eleele ma eleele i lalo o le eleele, vadose zones ma moega o vaitafe, ma fautua mai ai lona bioaccumulation i le siosiomaga (Duttagupta et al., 2019, 2020). O le Laulau 2 o loʻo aoteleina ai meatotino faʻaletino, faʻaoga ma aafiaga tau soifua maloloina o le naphthalene ma ona mea e maua mai ai. Pe a faʻatusatusa i isi PAHs e maualuga le mamafa o le molecular, o le naphthalene ma ona mea e maua mai ai e itiiti le hydrophobic, e sili atu ona solo i le vai ma e salalau lautele i siosiomaga, o lea e masani ona faʻaaogaina ai o ni substrates faʻataʻitaʻi e suʻesuʻe ai le metabolism, genetics ma le metabolic diversity o PAHs. E mafai e le tele o meaola ninii ona fa'aogaina le naphthalene ma ona mea e maua mai ai, ma o lo'o maua fa'amatalaga auiliili i luga o latou auala fa'a-metabolism, enzymes ma foliga fa'atonutonu (Mallick et al., 2011; Phale et al., 2019, 2020). E le gata i lea, o le naphthalene ma ona mea e maua mai ai ua fa'ailogaina o ni fa'ata'ita'iga mo le iloiloga o le fa'aleagaina o le siosiomaga ona o lo latou tele ma le bioavailability. Ua fuafua e le US Environmental Protection Agency o le averesi o le maualuga o le naphthalene e 5.19 μg i le mita kupita mai le asu o sikaleti, e mafua mai i le le atoatoa o le mu, ma le 7.8 i le 46 μg mai le asu o le itu, ae o le a'afiaga i le creosote ma le naphthalene e 100 i le 10,000 taimi e sili atu (Preuss et al. 2003). Ae maise lava, ua maua o le Naphthalene e iai le oona o le manava ma le carcinogenicity i ituaiga, itulagi, ma itupa. E faʻavae i luga o suʻesuʻega i manu, ua faʻavasegaina e le Ofisa Faʻavaomalo mo Suʻesuʻega i le Kanesa (IARC) le naphthalene o se "mea e ono mafua ai le kanesa i tagata" (Vaega 2B)1. O le aʻafia i naphthalenes ua suia, e ala i le manavaina pe faʻaaogaina i le gutu, e mafua ai ona manuʻa le mama ma faʻateleina ai le aʻafia o tumo mama i isumu ma isumu (National Toxicology Program 2). O aʻafiaga ogaoga e aofia ai le niniva, puaʻi, tiga o le manava, manava tata, tiga o le ulu, fenumiai, afu tele, fiva, tachycardia, ma isi mea. I le isi itu, o le vailaʻau faʻamaʻi iniseti carbaryl (1-naphthyl N-methylcarbamate) ua lipotia mai e afaina ai manu i totonu o le vai, amphibians, pi meli ma tagata ma ua faʻaalia e taofia ai le acetylcholinesterase e mafua ai le maʻi pipili (Smulders et al., 2003; Bulen ma Distel, 2011). O le mea lea, o le malamalama i faiga o le faʻaleagaina o siama, faʻatonutonuina o kenera, tali atu o le enzymatic ma sela e taua tele mo le atinaʻeina o fuafuaga faʻaleleia o meaola i siosiomaga ua faʻaleagaina.
Laulau 2. Fa'amatalaga auiliili i meatotino fa'ale-fisikokemikale, fa'aoga, auala e fa'ailoa ai ma fa'ama'i e feso'ota'i ma le naphthalene ma ona mea e maua mai ai.
I totonu o niches ua fa'aleagaina, o mea fa'aleagaina e hydrophobic ma lipophilic aromatic e mafai ona mafua ai le tele o aafiaga o sela i luga o microbiome o le siosiomaga (nu'u), e pei o suiga i le membrane fluidity, membrane permeability, lipid bilayer shredded, fa'alavelaveina o le fesiitaiga o le malosi (electron transport chain/proton motive force), ma le gaioiga o polotini e feso'ota'i ma le membrane (Sikkema et al., 1995). E le gata i lea, o nisi o soluble intermediates e pei o catechols ma quinones e gaosia ai reactive oxygen species (ROS) ma fausia ai adducts ma DNA ma polotini (Penning et al., 1999). O le mea lea, o le tele o ia mea fa'apitoa i totonu o si'osi'omaga e fa'atinoina ai le mamafa fa'apitoa i luga o nu'u microbial ina ia avea ma mea e fa'aleagaina lelei i tulaga eseese o le tino, e aofia ai le uptake/traveling, intracellular transformation, assimilation/usement, ma le compartmentalization.
O se sailiga i le Ribosomal Database Project-II (RDP-II) na faaalia ai e 926 ituaiga siama na vavaeeseina mai ala o faasalalauga po o aganuu fa'atamaoaiga na fa'aleagaina i le naphthalene po o ana mea e maua mai ai. O le vaega o Proteobacteria sa i ai le numera aupito tele o sui (n = 755), sosoo ai ma Firmicutes (52), Bacteroidetes (43), Actinobacteria (39), Tenericutes (10), ma siama e le'i fa'avasegaina (8) (Ata 2). O sui o le γ-Proteobacteria (Pseudomonadales ma Xanthomonadales) na pulea vaega uma o le Gram-negative ma le maualuga o le G+C (54%), ae o Clostridiales ma Bacillales (30%) o vaega Gram-positive ma le maualalo o le G+C. Na lipotia mai e mafai e Pseudomonas (le numera aupito maualuga, 338 ituaiga) ona fa'aleagaina le naphthalene ma ona methyl derivatives i totonu o le tele o si'osi'omaga ua fa'aleagaina (ta malala, suau'u, suau'u mata, palapala, suau'u masa'a, vai otaota, otaota fa'alenatura ma fanua lafoa'i) fa'apea fo'i ma si'osi'omaga e le'i fa'aleagaina (eleele, vaitafe, oneone ma le vai i lalo o le eleele) (Ata 2). E le gata i lea, o su'esu'ega fa'amauoa ma le au'ili'iliga metagenomic o nisi o nei itulagi na fa'aalia ai o ituaiga Legionella ma Clostridium e le'i fa'ato'againa atonu e iai le gafatia e fa'aleagaina ai, e fa'ailoa mai ai le mana'omia ona fa'ato'aga nei siama e su'esu'e ai auala fou ma le eseesega o le metabolism.
Ata 2. Eseesega fa'avasegaga ma le tufatufaina fa'alenatura o siama i siosiomaga ua fa'aleagaina i le naphthalene ma isi mea e maua mai i le naphthalene.
I totonu o meaola ninii eseese e fa'aleagaina ai le hydrocarbon manogi, o le tele lava e mafai ona fa'aleagaina le naphthalene o le puna autu lea o le kaponi ma le malosi. Ua fa'amatalaina le fa'asologa o mea tutupu e a'afia i le metabolism o le naphthalene mo Pseudomonas sp. (ituaiga: NCIB 9816-4, G7, AK-5, PMD-1 ma le CSV86), Pseudomonas stutzeri AN10, Pseudomonas fluorescens PC20 ma isi ituaiga (ND6 ma le AS1) (Mahajan et al., 1994; Resnick et al., 1996; Annweiler et al., 2000; Basu et al., 2003; Dennis ma Zylstra, 2004; Sota et al., 2006; O le metabolism e amataina e se multicomponent dioxygenase [naphthalene dioxygenase (NDO), o se mama hydroxylating dioxygenase] e fa'agaoioia ai le oxidation o se tasi o mama manogi o le naphthalene e fa'aaoga ai le molecular oxygen o le isi substrate, e liua ai le naphthalene i le cis-naphthalenediol (Ata 3). O le Cis-dihydrodiol e liua i 1,2-dihydroxynaphthalene e ala i le dehydrogenase. O le dioxygenase e tipiina ai le mama, 1,2-dihydroxynaphthalene dioxygenase (12DHNDO), e liua ai le 1,2-dihydroxynaphthalene i le 2-hydroxychromene-2-carboxylic acid. O le enzymatic cis-trans isomerization e maua ai le trans-o-hydroxybenzylidenepyruvate, lea e tipiina e le hydratase aldolase i le salicylic aldehyde ma le pyruvate. O le organic acid pyruvate o le uluai C3 compound na maua mai le naphthalene carbon skeleton ma fa'asino i totonu o le auala autu o le carbon. E le gata i lea, o le NAD+-dependent salicylaldehyde dehydrogenase e liua ai le salicylaldehyde i le salicylic acid. O le metabolism i lenei laasaga e ta'ua o le "auala pito i luga" o le fa'aleagaina o le naphthalene. O lenei auala e masani lava i le tele o siama e fa'aleagaina le naphthalene. Peita'i, e iai ni nai tuusaunoaga; mo se fa'ata'ita'iga, i le thermophilic Bacillus hamburgii 2, O le fa'aleagaina o le naphthalene e amataina e le naphthalene 2,3-dioxygenase e fausia ai le 2,3-dihydroxynaphthalene (Annweiler et al., 2000).
Ata 3. Auala o le naphthalene, methylnaphthalene, naphthoic acid, ma le carbaryl degradation. O numera ua li'oina o lo'o fa'atusalia ai enzymes e nafa ma le liua fa'asolosolo o le naphthalene ma ona mea e maua mai i ni oloa e soso'o ai. 1 — naphthalene dioxygenase (NDO); 2, cis-dihydrodiol dehydrogenase; 3, 1,2-dihydroxynaphthalene dioxygenase; 4, 2-hydroxychromene-2-carboxylic acid isomerase; 5, trans-O-hydroxybenzylidenepyruvate hydratase aldolase; 6, salicylaldehyde dehydrogenase; 7, salicylate 1-hydroxylase; 8, catechol 2,3-dioxygenase (C23DO); 9, 2-hydroxymuconate semialdehyde dehydrogenase; 10, 2-oxopent-4-enoate hydratase; 11, 4-hydroxy-2-oxpentanoate aldolase; 12, acetaldehyde dehydrogenase; 13, catechol-1,2-dioxygenase (C12DO); 14, muconate cycloisomerase; 15, muconolactone delta-isomerase; 16, β-ketoadipatenollactone hydrolase; 17, β-ketoadipate succinyl-CoA transferase; 18, β-ketoadipate-CoA thiolase; 19, succinyl-CoA: acetyl-CoA succinyltransferase; 20, salicylate 5-hydroxylase; 21 – gentisate 1,2-dioxygenase (GDO); 22, maleylpyruvate isomerase; 23, fumarylpyruvate hydrolase; 24, methylnaphthalene hydroxylase (NDO); 25, hydroxymethylnaphthalene dehydrogenase; 26, naphthaldehyde dehydrogenase; 27, 3-formylsalicylic acid oxidase; 28, hydroxyisophthalate decarboxylase; 29, carbaryl hydrolase (CH); 30, 1-naphthol-2-hydroxylase.
E fuafua i le meaola ma lona fausaga tupuaga, o le salicylic acid e maua mai ai e toe fa'afouina e ala i le auala catechol e fa'aaoga ai le salicylate 1-hydroxylase (S1H) pe ala i le auala gentisate e fa'aaoga ai le salicylate 5-hydroxylase (S5H) (Ata 3). Talu ai o le salicylic acid o le vaega autu lea i le metabolism o le naphthalene (auala pito i luga), o la'asaga mai le salicylic acid i le vaega TCA e masani ona ta'ua o le auala pito i lalo, ma o genes ua fa'atulagaina i totonu o se operon e tasi. E masani ona va'aia o genes i le operon o le auala pito i luga (nah) ma le operon o le auala pito i lalo (sal) e fa'atonutonuina e mea fa'atonutonu masani; mo se fa'ata'ita'iga, o le NahR ma le salicylic acid e fai ma fa'aosofia, e mafai ai e operons uma e lua ona fa'afouina atoatoa le naphthalene (Phale et al., 2019, 2020).
E le gata i lea, o le catechol e fa'asolosolo ona tipiina i le 2-hydroxymuconate semialdehyde e ala i le meta pathway e le catechol 2,3-dioxygenase (C23DO) (Yen et al., 1988) ma toe fa'a-hydrolyzed e le 2-hydroxymuconate semialdehyde hydrolase e fausia ai le 2-hydroxypent-2,4-dienoic acid. Ona liua lea o le 2-hydroxypent-2,4-dienoate i le pyruvate ma le acetaldehyde e le hydratase (2-oxopent-4-enoate hydratase) ma le aldolase (4-hydroxy-2-oxpentanoate aldolase) ona ulufale atu lea i le auala autu o le carbon (Ata 3). I se isi itu, o le catechol e fa'asolosolo ona tipiina i le cis,cis-muconate e ala i le ortho pathway e le catechol 1,2-oxygenase (C12DO). O le Muconate cycloisomerase, muconolactone isomerase, ma le β-ketoadipate-nollactone hydrolase e liua ai le cis,cis-muconate i le 3-oxoadipate, lea e ulufale atu i le auala tutotonu o le carbon e ala i le succinyl-CoA ma le acetyl-CoA (Nozaki et al., 1968) (Ata 3).
I le auala o le gentisate (2,5-dihydroxybenzoate), e vaeluaina le mama manogi e le gentisate 1,2-dioxygenase (GDO) e fausia ai le maleylpyruvate. E mafai ona fa'a-hydrolyzed sa'o lenei oloa i le pyruvate ma le malate, pe mafai foi ona isomerized e fausia ai le fumarylpyruvate, lea e mafai ona fa'a-hydrolyzed i le pyruvate ma le fumarate (Larkin ma Day, 1986). O le filifiliga o le auala ese ua matauina i siama Gram-negative ma Gram-positive i tulaga biochemical ma genetic (Morawski et al., 1997; Whyte et al., 1997). O siama Gram-negative (Pseudomonas) e sili atu ona fa'aaoga le salicylic acid, o se mea e fa'aosofia ai le metabolism o le naphthalene, e fa'ate'aina ai i le catechol e fa'aaoga ai le salicylate 1-hydroxylase (Gibson ma Subramanian, 1984). I le isi itu, i siama Gram-positive (Rhodococcus), e liua e le salicylate 5-hydroxylase le salicylic acid i le gentisic acid, ae leai se aafiaga fa'aosofia o le salicylic acid i le fa'aliliuina o genes naphthalene (Grund et al., 1992) (Ata 3).
Ua lipotia mai o ituaiga e pei o le Pseudomonas CSV86, Oceanobacterium NCE312, Marinhomonas naphthotrophicus, Sphingomonas paucimobilis 2322, Vibrio cyclotrophus, Pseudomonas fluorescens LP6a, Pseudomonas ma Mycobacterium e mafai ona fa'aleagaina le monomethylnaphthalene po'o le dimethylnaphthalene (Dean-Raymond ma Bartha, 1975; Cane ma Williams, 1982; Mahajan et al., 1994; Dutta et al., 1998; Hedlund et al., 1999). O nisi o ia mea, o le auala e fa'aleagaina ai le 1-methylnaphthalene ma le 2-methylnaphthalene o le Pseudomonas sp. CSV86 ua su'esu'eina manino i tulaga biochemical ma enzymatic (Mahajan et al., 1994). O le 1-Methylnaphthalene e fa'aleagaina e ala i auala e lua. Muamua, o le mama manogi e hydroxylated (le mama e le'i suia o le methylnaphthalene) e fausia ai le cis-1,2-dihydroxy-1,2-dihydro-8-methylnaphthalene, lea e toe fa'a'okesaitaina i le methyl salicylate ma le methylcatechol, ona ulufale lea i le auala tutotonu o le carbon pe a uma ona vaeluaina le mama (Ata 3). O lenei auala e ta'ua o le "auala o le puna o le carbon". I le "auala fa'amamāina" lona lua, e mafai ona hydroxylated le vaega methyl e le NDO e fausia ai le 1-hydroxymethylnaphthalene, lea e toe fa'a'okesaitaina i le 1-naphthoic acid ma fa'asa'olotoina i totonu o le auala fa'ato'aga e avea o se oloa e le mafai ona ola. Ua fa'aalia e su'esu'ega e le mafai e le strain CSV86 ona ola i luga o le 1- ma le 2-naphthoic acid o le pau lea o le puna o le carbon ma le malosi, ma fa'amaonia ai lona auala fa'amamāina (Mahajan et al., 1994; Basu et al., 2003). I le 2-methylnaphthalene, e ui atu le vaega methyl i le hydroxylation e ala i le hydroxylase e fausia ai le 2-hydroxymethylnaphthalene. E le gata i lea, o le mama e le'i suia o le mama naphthalene e ui atu i le mama hydroxylation e fausia ai se dihydrodiol, lea e fa'a'okesaita i le 4-hydroxymethylcatechol i se faasologa o tali e fa'agaoioia e le enzyme ma ulufale atu i le auala tutotonu o le carbon e ala i le auala meta-ring cleavage. I se tulaga tutusa, na lipotia mai o le S. paucimobilis 2322 e fa'aogaina le NDO e hydroxylate ai le 2-methylnaphthalene, lea e toe fa'a'okesaita e fausia ai le methyl salicylate ma le methylcatechol (Dutta et al., 1998).
O naphthoic acids (sui/lē sui) o ni oloa e fa'amamā ai mea/fa'aliliuina o meaola e fausia i le taimi o le fa'aleagaina o le methylnaphthalene, phenanthrene ma le anthracene ma fa'asa'olotoina i totonu o le fa'ato'aga ua fa'aaluina. Ua lipotia mai o le Stenotrophomonas maltophilia CSV89 e mafai ona fa'afefiloi le 1-naphthoic acid o se puna o le kaponi (Phale et al., 1995). E amata le metabolism i le dihydroxylation o le mama manogi e fausia ai le 1,2-dihydroxy-8-carboxynaphthalene. O le diol e maua mai ai e fa'a'okesa i le catechol e ala i le 2-hydroxy-3-carboxybenzylidenepyruvate, 3-formylsalicylic acid, 2-hydroxyisophthalic acid ma le salicylic acid ma ulufale atu i le auala tutotonu o le kaponi e ala i le auala o le meta-ring cleavage (Ata 3).
O le Carbaryl o se vailaʻau faʻasaina naphthyl carbamate. Talu mai le Green Revolution i Initia i le vaitau o le 1970, o le faʻaaogaina o faʻapalaga vailaʻau ma vailaʻau faʻasaina ua mafua ai ona faʻateleina le polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) emissions mai faʻatoʻaga e le o ni puna faʻatoʻaga (Pingali, 2012; Duttagupta et al., 2020). E tusa ma le 55% (85,722,000 hectares) o le aofaʻi o fanua faʻatoʻaga i Initia ua togafitia i vailaʻau faʻasaina. I le lima tausaga talu ai (2015–2020), ua faʻaaogaina e le vaega faʻatoʻaga Initia le averesi o le 55,000 i le 60,000 tone o vailaʻau faʻasaina i tausaga taʻitasi (Matagaluega o Cooperatives ma le Soifua Manuia o Faifaatoʻaga, Matagaluega o Faʻatoʻaga, Malo o Initia, Aokuso 2020). I le itu i matu ma le ogatotonu o le fanua laugatasi o Gangetic (o setete e sili ona maualuga le faitau aofaʻi ma le tele o tagata), o le faʻaaogaina o vailaʻau faʻasaina i faʻatoʻaga ua salalau solo, ma o vailaʻau faʻasaina e sili ona taatele. O le Carbaryl (1-naphthyl-N-methylcarbamate) o se vaila'au e lautele lona a'afiaga, e feololo i le o'ona tele e fa'aaogaina i fa'ato'aga Initia i le fua faatatau e 100–110 tone. E masani ona fa'atau atu i lalo o le igoa tau fefa'ataua'iga o le Sevin ma e fa'aaogaina e pulea ai iniseti (aphids, fire ants, fruits, mites, spiders ma le tele o isi fa'ama'i i fafo) e a'afia ai le tele o fa'ato'aga (sana, soya, cotton, fuala'au 'aina ma fuala'au faisua). O nisi meaola ninii e pei o le Pseudomonas (NCIB 12042, 12043, C4, C5, C6, C7, Pseudomonas putida XWY-1), Rhodococcus (NCIB 12038), Sphingobacterium spp. (CF06), Burkholderia (C3), Micrococcus ma le Arthrobacter e mafai fo'i ona fa'aaogaina e pulea ai isi fa'ama'i. Ua lipotia mai e mafai e le RC100 ona fa'aleagaina le carbaryl (Larkin ma Day, 1986; Chapalamadugu ma Chaudhry, 1991; Hayatsu et al., 1999; Swetha ma Phale, 2005; Trivedi et al., 2017). O le auala fa'aleagaina o le carbaryl ua su'esu'eina ma le loloto i tulaga fa'akemikolo, enzymatic ma genetics i totonu o isolates o le eleele o Pseudomonas sp. Strains C4, C5 ma le C6 (Swetha ma Phale, 2005; Trivedi et al., 2016) (Ata 3). O le auala metabolic e amata i le hydrolysis o le ester bond e le carbaryl hydrolase (CH) e fausia ai le 1-naphthol, methylamine ma le carbon dioxide. Ona liua lea o le 1-naphthol i le 1,2-dihydroxynaphthalene e le 1-naphthol hydroxylase (1-NH), lea e toe fa'afouina e ala i le auala tutotonu o le kaponi e ala i le salicylate ma le gentisate. O nisi o siama e fa'aleagaina ai le carbaryl ua lipotia mai e fa'aleagaina i le salicylic acid e ala i le tipiina o le catechol ortho ring (Larkin ma Day, 1986; Chapalamadugu ma Chaudhry, 1991). E taua tele, o siama e fa'aleagaina ai le naphthalene e fa'aleagaina le salicylic acid e ala i le catechol, ae o siama e fa'aleagaina ai le carbaryl e sili atu ona latou fa'aleagaina le salicylic acid e ala i le auala o le gentisate.
E mafai ona fa'aaogaina le Naphthalenesulfonic acid/disulfonic acid ma le naphthylaminessulfonic acid derivatives o ni vaila'au fa'alava i le gaosiga o vali azo, mea fa'asusu, mea fa'asalalau, ma isi mea fa'apena. E ui o nei vaila'au e itiiti le oona i tagata, ae o su'esu'ega o le cytotoxicity ua fa'aalia ai e o'o atu ai i le oti i i'a, daphnia ma algae (Greim et al., 1994). Ua lipotia mai o sui o le genus Pseudomonas (strains A3, C22) e amataina le metabolism e ala i le fa'aluaina o le hydroxylation o le mama manogi o lo'o i ai le sulfonic acid group e fausia ai se dihydrodiol, lea e toe liua i le 1,2-dihydroxynaphthalene e ala i le vaeluaina fa'afuase'i o le sulfite group (Brilon et al., 1981). O le 1,2-dihydroxynaphthalene e mafua mai ai e fa'atama'ia e ala i le auala masani o le naphthalene, o lona uiga, o le catechol po'o le gentisate pathway (Ata 4). Ua faʻaalia e mafai ona faʻaleagaina atoatoa le aminonaphthalenesulfonic acid ma le hydroxynaphthalenesulfonic acid e ala i le fefiloi o siama faʻatasi ai ma auala faʻasolosolo faʻatasi (Nortemann et al., 1986). Ua faʻaalia e mafai e se tasi o le vaega ona faʻamamāina le aminonaphthalenesulfonic acid poʻo le hydroxynaphthalenesulfonic acid e ala i le 1,2-dioxygenation, aʻo faʻasaʻolotoina le aminosalicylate poʻo le hydroxysalicylate i totonu o le auala faʻatoʻaga e avea o se metabolite e le mafai ona toe faʻaaogaina ma mulimuli ane aveina e isi o le vaega. O le Naphthalenedisulfonic acid e fai si polar ae e le faigofie ona pala ma o lea e mafai ona faʻaleagaina e ala i auala eseese. O le faʻamamāina muamua e tupu i le taimi o le regioselective dihydroxylation o le mama aromatic ma le vaega sulfonic acid; O le desulfurization lona lua e tupu i le taimi o le hydroxylation o le 5-sulfosalicylic acid e le salicylic acid 5-hydroxylase e fausia ai le gentisic acid, lea e ulufale atu i le auala tutotonu o le carbon (Brilon et al., 1981) (Ata 4). O enzymes e nafa ma le fa'aleagaina o le naphthalene e nafa fo'i ma le metabolism o le naphthalene sulfonate (Brilon et al., 1981; Keck et al., 2006).
Ata 4. Auala o le metabolism mo le fa'aleagaina o le naphthalene sulfonate. O numera i totonu o li'o o lo'o fa'atusalia ai enzymes e nafa ma le metabolism o le naphthyl sulfonate, e tutusa/tutusa ma enzymes o lo'o fa'amatalaina i le ATA 3.
O PAHs mamafa molecular maualalo (LMW-PAHs) e mafai ona fa'aitiitia, hydrophobic ma e le faigofie ona solu, ma o lea e le faigofie ai ona malepe/fa'aleagaina fa'alenatura. Peita'i, o meaola ninii aerobic e mafai ona fa'a'okesaine e ala i le mitiia o le okesene molecular (O2). O nei enzymes e masani lava ona i ai i le vasega o oxidoreductases ma e mafai ona faia ni tali eseese e pei o le aromatic ring hydroxylation (mono- po'o le dihydroxylation), dehydrogenation ma le aromatic ring cleavage. O oloa e maua mai nei tali o lo'o i ai i se tulaga oxidation maualuga ma e faigofie ona fa'aogaina e ala i le auala autu o le carbon (Phale et al., 2020). O enzymes i le auala fa'aleagaina ua lipotia mai e mafai ona fa'aosofia. O le gaioiga a nei enzymes e matua maualalo pe leai foi pe a fa'atupuina sela i luga o punaoa faigofie o le carbon e pei o le glucose po'o organic acids. O lo'o aoteleina i le Laulau 3 ia enzymes eseese (oxygenases, hydrolases, dehydrogenases, oxidases, ma isi) e a'afia i le metabolism o le naphthalene ma ona derivatives.
Laulau 3. Uiga fa'akemikolo o enzymes e nafa ma le fa'aleagaina o le naphthalene ma ona mea e maua mai ai.
Ua faʻaalia e suʻesuʻega o le Radioisotope (18O2) o le tuʻufaʻatasia o le molecular O2 i totonu o mama manogi e ala i oxygenases o le laʻasaga aupito taua lea i le faʻagaoioia atili o le biodegradation o se faʻaputuga (Hayaishi et al., 1955; Mason et al., 1955). O le tuʻufaʻatasia o le tasi atomu okesene (O) mai le molecular oxygen (O2) i totonu o le substrate e amataina e monooxygenases endogenous poʻo exogenous (e taʻua foʻi o hydroxylases). O le isi atomu okesene e faʻaitiitia i le vai. O monooxygenases exogenous e faʻaitiitia le flavin i le NADH poʻo le NADPH, ae i endomonooxygenases e faʻaitiitia le flavin e le substrate. O le tulaga o le hydroxylation e mafua ai le eseesega i le fausiaina o oloa. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le salicylate 1-hydroxylase hydroxylates salicylic acid i le tulaga C1, ma fausia ai le catechol. I le isi itu, o le salicylate 5-hydroxylase e tele vaega (o lo'o i ai le reductase, ferredoxin, ma le oxygenase subunits) e hydroxylates le salicylic acid i le tulaga C5, ma fausia ai le gentisic acid (Yamamoto et al., 1965).
E fa'aofi e dioxygenases ni atoma O2 se lua i totonu o le substrate. E fuafua i oloa na faia, e vaevaeina i ni dioxygenases e fa'a ... E mafai e le NDO ma le BPDO ona fa'atinoina le fa'aluaina o le oxidation ma le side chain hydroxylation o le tele o polycyclic aromatic hydrocarbons (toluene, nitrotoluene, xylene, ethylbenzene, naphthalene, biphenyl, fluorene, indole, methylnaphthalene, naphthalenesulfonate, phenanthrene, anthracene, acetophenone, ma isi) (Boyd ma Sheldrake, 1998; Phale et al., 2020). O le NDO o se faiga e tele vaega e aofia ai le oxidoreductase, le ferredoxin, ma le vaega o le oxygenase o lo'o i ai le active site (Gibson ma Subramanian, 1984; Resnick et al., 1996). O le iunite fa'aolaola o le NDO e aofia ai se vaega tele o le α ma se vaega la'ititi o le β ua fa'atulaga i se fa'atulagaga α3β3. O le NDO e aofia i se aiga tele o oxygenases ma o lona α-subunit e aofia ai le Rieske site [2Fe-2S] ma le mononuclear non-heme iron, lea e fuafua ai le substrate specificity o le NDO (Parales et al., 1998). E masani lava, i le tasi catalytic cycle, e lua electrons mai le reduction o le pyridine nucleotide e fa'aliliuina atu i le Fe(II) ion i le active site e ala i le reductase, o le ferredoxin ma le Rieske site. O reducing equivalents e fa'agaoioia ai le molecular oxygen, o se mea e mana'omia muamua mo le substrate dihydroxylation (Ferraro et al., 2005). I le taimi nei, e na'o ni nai NDO ua fa'amamāina ma fa'amatalaina auiliili mai ituaiga eseese ma o le pulea o kenera o auala e a'afia i le naphthalene degradation ua su'esu'eina auiliili (Resnick et al., 1996; Parales et al., 1998; Karlsson et al., 2003). E galulue fa'atasi le Ring-cleaving dioxygenases (endo- po'o le ortho-ring-cleaving enzymes ma le exodiol- po'o le meta-ring-cleaving enzymes) i luga o vaila'au manogi hydroxylated. Mo se fa'ata'ita'iga, o le ortho-ring-cleaving dioxygenase o le catechol-1,2-dioxygenase, ae o le meta-ring-cleaving dioxygenase o le catechol-2,3-dioxygenase (Kojima et al., 1961; Nozaki et al., 1968). I le fa'aopoopoga i le tele o oxygenases, e iai fo'i le tele o dehydrogenases e nafa ma le dehydrogenation o aromatic dihydrodiols, alcohols ma aldehydes ma le fa'aaogaina o le NAD+/NADP+ o ni electron acceptors, o nisi ia o enzymes taua e a'afia i le metabolism (Gibson ma Subramanian, 1984; Shaw ma Harayama, 1990; Fahle et al., 2020).
O enzymes e pei o hydrolases (esterases, amidases) o se vasega taua lona lua o enzymes e faʻaaogaina le vai e vavae ai fusi covalent ma faʻaalia ai le lautele o le substrate specificity. O le Carbaryl hydrolase ma isi hydrolases ua manatu o ni vaega o le periplasm (transmembrane) i totonu o sui o Gram-negative bacteria (Kamini et al., 2018). O le Carbaryl e iai le amide ma le ester linkage; o le mea lea, e mafai ona hydrolyzed e le esterase poʻo le amidase e fausia ai le 1-naphthol. O le Carbaryl i le Rhizobium rhizobium strain AC10023 ma le Arthrobacter strain RC100 ua lipotia mai o loʻo galue o se esterase ma amidase. O le Carbaryl i le Arthrobacter strain RC100 e galue foʻi o se amidase. Ua faʻaalia e le RC100 e hydrolyze ia iniseti e fa o le vasega N-methylcarbamate e pei o le carbaryl, methomyl, mefenamic acid ma le XMC (Hayaatsu et al., 2001). Na lipotia mai e mafai e le CH i le Pseudomonas sp. C5pp ona galue i luga o le carbaryl (100% gaioiga) ma le 1-naphthyl acetate (36% gaioiga), ae le o le 1-naphthylacetamide, o lona uiga o se esterase (Trivedi et al., 2016).
O suʻesuʻega faʻakemikolo, mamanu faʻatonutonu o le enzyme, ma le auʻiliʻiliga o kenera ua faʻaalia ai o kenera faʻaleagaina o le naphthalene e aofia ai ni iunite faʻatonutonu se lua e mafai ona faʻaosofia pe "operons": nah (le "auala i luga", liua le naphthalene i le salicylic acid) ma le sal (le "auala i lalo", liua le salicylic acid i le auala autu o le carbon e ala i le catechol). O le salicylic acid ma ona analogues e mafai ona avea o ni faʻaosofia (Shamsuzzaman ma Barnsley, 1974). I le i ai o le glucose poʻo organic acids, e taofia le operon. O loʻo faʻaalia i le Ata 5 le faʻatulagaga atoa o kenera o le faʻaleagaina o le naphthalene (i le tulaga o le operon). O le tele o ituaiga/foliga ua faaigoaina o le kenera nah (ndo/pah/dox) ua faʻamatalaina ma maua ai le maualuga o le homology o le faʻasologa (90%) i totonu o ituaiga uma o Pseudomonas (Abbasian et al., 2016). O kenera o le auala i luga o le naphthalene sa masani ona faʻatulagaina i se faʻasologa autasi e pei ona faʻaalia i le Ata 5A. O le isi gene, o le nahQ, na lipotia mai foi o loo aʻafia i le metabolism o le naphthalene ma e masani ona i ai i le va o le nahC ma le nahE, ae o lona galuega moni e leʻi faʻamalamalamaina. I se tulaga tutusa, o le gene nahY, e nafa ma le naphthalene-sensitive chemotaxis, na maua i le pito mamao o le nah operon i nisi o sui. I le Ralstonia sp., o le gene U2 o loʻo faʻailoa mai ai le glutathione S-transferase (gsh) na maua o loo i le va o le nahAa ma le nahAb ae e leʻi aʻafia ai uiga o le faʻaaogaina o le naphthalene (Zylstra et al., 1997).
Ata 5. Fa'atulagaga fa'asolopito ma le eseesega na matauina i le taimi o le fa'aleagaina o le naphthalene i ituaiga siama; (A) Auala pito i luga o le naphthalene, metabolism o le naphthalene i le salicylic acid; (B) Auala pito i lalo o le naphthalene, salicylic acid e ala i le catechol i le auala tutotonu o le carbon; (C) salicylic acid e ala i le gentisate i le auala tutotonu o le carbon.
O le “auala pito i lalo” (sal operon) e masani ona aofia ai le nahGTHINLMOKJ ma liua le salicylate i le pyruvate ma le acetaldehyde e ala i le auala o le catechol metaring cleavage. O le gene nahG (encoding salicylate hydroxylase) na maua o loo faasaoina i le pito lata ane o le operon (Ata 5B). Pe a faatusatusa i isi ituaiga o le naphthalene-degrading, i le P. putida CSV86 o le nah ma le sal operons e tandem ma e matua vavalalata lava (pe tusa ma le 7.5 kb). I nisi o siama Gram-negative, e pei o le Ralstonia sp. U2, Polaromonas naphthalenivorans CJ2, ma le P. putida AK5, o le naphthalene e metabolized o se metabolite autu o le carbon e ala i le auala gentisate (i le tulaga o le sgp/nag operon). O le kaseti o kene e masani ona faʻatusalia i le foliga o le nagAaGHAbAcAdBFCQEDJI, lea o loʻo i ai le nagR (o loʻo faʻailoa mai ai se faʻatonutonu ituaiga LysR) i le pito i luga (Ata 5C).
E ulufale atu le Carbaryl i le taamilosaga autu o le kaponi e ala i le metabolism o le 1-naphthol, 1,2-dihydroxynaphthalene, salicylic acid, ma le gentisic acid (Ata 3). E faʻavae i luga o suʻesuʻega tau kenera ma le metabolism, ua fautuaina e vaevaeina lenei auala i le "upstream" (liua o le carbaryl i le salicylic acid), "ogatotonu" (liua o le salicylic acid i le gentisic acid), ma le "downstream" (liua o le gentisic acid i vaega tutotonu o le auala o le kaponi) (Singh et al., 2013). O le su'esu'ega genomic o le C5pp (supercontig A, 76.3 kb) na fa'aalia ai o le gene mcbACBDEF e a'afia i le liua o le carbaryl i le salicylic acid, sosoo ai ma le mcbIJKL i le liua o le salicylic acid i le gentisic acid, ma le mcbOQP i le liua o le gentisic acid i le ogatotonu o le carbon intermediates (fumarate ma pyruvate, Trivedi et al., 2016) (Ata 6).
Ua lipotia mai o enzymes e aʻafia i le faʻaleagaina o aromatic hydrocarbons (e aofia ai le naphthalene ma le salicylic acid) e mafai ona faʻaosofia e mea tutusa ma taofia e punaoa faigofie o le carbon e pei o le glucose poʻo organic acids (Shingler, 2003; Phale et al., 2019, 2020). I totonu o auala eseese o le metabolism o le naphthalene ma ona mea e maua mai ai, o vaega faʻatonutonu o le naphthalene ma le carbaryl ua suʻesuʻeina i se tulaga. Mo le naphthalene, o genes i auala uma e lua i luga ma lalo e faʻatonutonuina e le NahR, o se LysR-type trans-acting positive regulator. E manaʻomia mo le faʻaosofia o le nah gene e le salicylic acid ma lona faʻaalia maualuga mulimuli ane (Yen ma Gunsalus, 1982). E le gata i lea, o suʻesuʻega ua faʻaalia ai o le integrative host factor (IHF) ma le XylR (sigma 54-dependent transcriptional regulator) e taua tele foi mo le faʻagaoioiga o le transcriptional o genes i le metabolism o le naphthalene (Ramos et al., 1997). Ua fa'aalia i su'esu'ega o enzymes o le auala e tatala ai le catechol meta-ring, e ta'ua o le catechol 2,3-dioxygenase, e fa'aosofia i le i ai o le naphthalene ma/po'o le salicylic acid (Basu et al., 2006). Ua fa'aalia i su'esu'ega o enzymes o le auala e tatala ai le catechol ortho-ring, e ta'ua o le catechol 1,2-dioxygenase, e fa'aosofia i le i ai o le benzoic acid ma le cis,cis-muconate (Parsek et al., 1994; Tover et al., 2001).
I le ituaiga C5pp, e lima genes, mcbG, mcbH, mcbN, mcbR ma le mcbS, e fa'ailoa ai fa'atonutonu e patino i le aiga LysR/TetR o fa'atonutonu fa'aliliuga e nafa ma le puleaina o le fa'aleagaina o le carbaryl. O le gene homologous mcbG na maua e sili ona vavalalata i le LysR-type regulator PhnS (58% amino acid identity) e a'afia i le metabolism o le phenanthrene i Burkholderia RP00725 (Trivedi et al., 2016). Na maua o le gene mcbH e a'afia i le auala vaeluaga (liua o le salicylic acid i le gentisic acid) ma e patino i le LysR-type transcriptional regulator NagR/DntR/NahR i Pseudomonas ma Burkholderia. Na lipotia mai o tagata o lenei aiga e iloa le salicylic acid o se mole mole fa'atino fa'apitoa mo le fa'aosofiaina o genes fa'aleagaina. I le isi itu, e tolu genes, mcbN, mcbR ma le mcbS, e patino i le LysR ma le TetR type transcriptional regulators, na faʻailoaina i le auala i lalo (gentisate-central carbon pathway metabolites).
I totonu o prokaryotes, o faiga fa'aliliuina o kene fa'alava (mauaina, fesuia'i, po'o le fesiita'iga) e ala i plasmids, transposons, prophages, genomic islands, ma integrative conjugative elements (ICE) o mafua'aga autu ia o le plasticity i genomes o siama, e o'o atu ai i le mauaina po'o le leiloa o galuega/uiga fa'apitoa. E mafai ai e siama ona fetu'una'i vave i tulaga eseese o le siosiomaga, ma maua ai ni fa'amanuiaga fa'ale-metabolism e ono mafai ona fetu'una'i i le tagata e talimalo, e pei o le fa'aleagaina o mea manogi. O suiga o le metabolism e masani ona ausia e ala i le fa'aleleia atili o operons fa'aleagaina, o latou faiga fa'atonutonu, ma fa'apitoa o enzyme, lea e fa'afaigofie ai le fa'aleagaina o le tele o mea manogi (Nojiri et al., 2004; Phale et al., 2019, 2020). O kaseti kene mo le fa'aleagaina o le naphthalene ua maua o lo'o i luga o le tele o elemene feavea'i e pei o plasmids (conjugative ma non-conjugative), transposons, genomes, ICEs, ma tu'ufa'atasiga o ituaiga eseese o siama (Ata 5). I le Pseudomonas G7, o le nah ma le sal operons o le plasmid NAH7 ua fa'aliliuina i le fa'atulagaga tutusa ma o se vaega o se transposon le atoatoa e mana'omia ai le transposase Tn4653 mo le fa'agaoioiga (Sota et al., 2006). I le Pseudomonas strain NCIB9816-4, na maua le gene i luga o le conjugative plasmid pDTG1 o ni operons se lua (pe tusa ma le 15 kb le va) na fa'aliliuina i itu fa'afeagai (Dennis ma Zylstra, 2004). I le Pseudomonas putida strain AK5, o le non-conjugative plasmid pAK5 e fa'ailoa ai le enzyme e nafa ma le fa'aleagaina o le naphthalene e ala i le gentisate pathway (Izmalkova et al., 2013). I le ituaiga Pseudomonas PMD-1, o lo'o i luga o le chromosome le nah operon, ae o lo'o i luga o le conjugative plasmid pMWD-1 le sal operon (Zuniga et al., 1981). Peita'i, i le Pseudomonas stutzeri AN10, o genes uma o le naphthalene degradation (nah ma sal operons) o lo'o i luga o le chromosome ma e foliga mai ua fa'afaigaluegaina e ala i le transposition, recombination, ma rearrangement events (Bosch et al., 2000). I le Pseudomonas sp. CSV86, o lo'o i totonu o le genome le nah ma le sal operons i le tulaga o le ICE (ICECSV86). O le fausaga e puipuia e le tRNAGly sosoo ai ma toe fai sa'o e fa'ailoa ai nofoaga o le toe tu'ufa'atasia/fa'apipi'i (attR ma le attL) ma se phage-like integrase o lo'o i pito uma e lua o le tRNAGly, o lea e tutusa ai le fausaga ma le elemene ICEclc (ICEclcB13 i le Pseudomonas knackmusii mo le fa'aleagaina o le chlorocatechol). Ua lipotia mai o genes i luga o le ICE e mafai ona fa'aliliuina e ala i le fa'apipi'iina ma se taimi fa'aliliu maualalo tele (10-8), ma fa'aliliuina atu ai meatotino fa'aleagaina i le tagata e mauaina (Basu ma Phale, 2008; Phale et al., 2019).
O le tele o genes e nafa ma le fa'aleagaina o le carbaryl o lo'o i luga o plasmids. O le Arthrobacter sp. RC100 o lo'o i ai plasmids e tolu (pRC1, pRC2 ma le pRC300) e lua plasmids fa'atasi, pRC1 ma le pRC2, e fa'ailoa ai enzymes e liua ai le carbaryl i le gentisate. I le isi itu, o enzymes e a'afia i le liua o le gentisate i metabolites autu o lo'o i luga o le chromosome (Hayaatsu et al., 1999). O siama o le genus Rhizobium. O le strain AC100, e fa'aaogaina mo le liua o le carbaryl i le 1-naphthol, o lo'o i ai le plasmid pAC200, lea e tauaveina le gene cehA o lo'o fa'ailoa ai le CH o se vaega o le Tnceh transposon o lo'o si'omia e fa'asologa e pei o elemene fa'apipi'i (istA ma le istB) (Hashimoto et al., 2002). I le ituaiga Sphingomonas CF06, e talitonuina o loo iai le gene carbaryl degradation i plasmids e lima: pCF01, pCF02, pCF03, pCF04, ma le pCF05. E maualuga le DNA homology o nei plasmids, ma faailoa mai ai le iai o se mea e tupu ai le faaluaina o gene (Feng et al., 1997). I totonu o se symbiont carbaryl-degrading e aofia ai ituaiga Pseudomonas e lua, o le ituaiga 50581 o loo iai se plasmid conjugative pCD1 (50 kb) o loo fa'ailoa mai ai le gene mcd carbaryl hydrolase, ae o le plasmid conjugative i le ituaiga 50552 o loo fa'ailoa mai ai se enzyme 1-naphthol-degrading (Chapalamadugu ma Chaudhry, 1991). I le ituaiga Achromobacter WM111, o le gene mcd furadan hydrolase o loo i luga o se plasmid 100 kb (pPDL11). Ua fa'aalia o lo'o iai lenei gene i luga o plasmids eseese (100, 105, 115 po'o le 124 kb) i siama eseese mai itulagi eseese (Parekh et al., 1995). I le Pseudomonas sp. C5pp, o genes uma e nafa ma le fa'aleagaina o le carbaryl o lo'o i totonu o se genome e 76.3 kb o le fa'asologa (Trivedi et al., 2016). O le su'esu'ega o le genome (6.15 Mb) na fa'aalia ai le iai o le 42 MGEs ma le 36 GEIs, e 17 MGEs o lo'o i totonu o le supercontig A (76.3 kb) fa'atasi ai ma le aofa'i o le G+C e le tutusa (54–60 mol%), ma fa'ailoa mai ai ni mea tutupu fa'asolosolo o le fesiita'iga o genes (Trivedi et al., 2016). O le P. putida XWY-1 o lo'o fa'aalia ai se fa'atulagaga tutusa o genes e fa'aleagaina ai le carbaryl, ae o nei genes o lo'o i luga o se plasmid (Zhu et al., 2019).
I le fa’aopoopoga i le lelei o le metabolism i tulaga biochemical ma genomic, e fa’aalia fo’i e meaola ninii isi meatotino po’o tali e pei o le chemotaxis, meatotino o le suia o le fogaeleele o le sela, vaeluaga, fa’aaogaina fa’apitoa, gaosiga o biosurfactant, ma isi mea, lea e fesoasoani ia i latou e sili atu ona lelei le fa’agaoioiga o mea manogi i siosiomaga ua fa’aleagaina (Ata 7).
Ata 7. Fuafuaga eseese o tali atu i sela o siama lelei e fa'aleagaina ai le hydrocarbon manogi mo le fa'aleagaina lelei o mea fa'aleagaina mai fafo.
O tali atu i le kemotactic ua manatu o ni mea e faʻateleina ai le faʻaleagaina o mea leaga faʻanatura i totonu o siosiomaga faʻaleagaina eseese. (2002) na faʻaalia ai o le kemotaxis o le Pseudomonas sp. G7 i le naphthalene na faʻateleina ai le saoasaoa o le faʻaleagaina o le naphthalene i totonu o faiga vai. O le ituaiga vao G7 na faʻaleagaina le naphthalene i se taimi vave atu nai lo le ituaiga mutant e le lava le kemotaxis. O le porotini NahY (538 amino acids ma le topology membrane) na maua o loʻo faʻaliliuina faʻatasi ma genes o le auala metacleavage i luga o le plasmid NAH7, ma e pei o le chemotaxis transducers, o lenei porotini e foliga mai e galue o se chemoreceptor mo le faʻaleagaina o le naphthalene (Grimm ma Harwood 1997). O le isi suʻesuʻega a Hansel et al. (2009) na faʻaalia ai o le porotini e kemotactic, ae o lona saoasaoa o le faʻaleagaina e maualuga. (2011) na faʻaalia ai se tali atu o le Pseudomonas (P. putida) i le naphthalene kesi, lea na mafua ai ona tafe mautu le naphthalene i sela, lea na pulea ai le tali atu o sela i le kesi. Na faʻaaogaina e le au suʻesuʻe lenei amioga o le kemisi e faʻainisinia ai siama e faʻaleleia atili ai le saoasaoa o le faʻaleagaina. Ua faʻaalia e suʻesuʻega o auala o le chemosensory e faʻatonutonuina ai foʻi isi galuega tauave o le sela e pei o le vaevaeina o sela, faʻatonutonuina o le taʻamilosaga o le sela, ma le fausiaina o biofilm, ma fesoasoani ai e pulea le saoasaoa o le faʻaleagaina. Peitaʻi, o le faʻaaogaina o lenei meatotino (chemotaxis) mo le faʻaleagaina lelei e faʻalavelaveina e le tele o faʻalavelave. O faʻalavelave tetele o: (a) o le eseesega o receptors paralogous e iloa ai le tutusa o vailaʻau/ligands; (b) le i ai o isi receptors, ie, energetic tropism; (c) eseesega taua o le faasologa i vaega o le sensory o le aiga lava e tasi o le receptor; ma le (d) leai o se faʻamatalaga i luga o porotini autu o le sensor bacteria (Ortega et al., 2017; Martin-Mora et al., 2018). O nisi taimi, o le pala o le hydrocarbons manogi e maua ai le tele o metabolites/intermediates, lea e ono chemotactic mo le tasi vaega o siama ae inosia mo isi, ma faigata atili ai le faagasologa. Ina ia iloa fegalegaleaiga o ligands (aromatic hydrocarbons) ma chemical receptors, na matou fausia ai ni hybrid sensor proteins (PcaY, McfR, ma NahY) e ala i le tuufaatasia o le sensor ma signaling domains o Pseudomonas putida ma Escherichia coli, lea e faatatau i receptors mo aromatic acids, TCA intermediates, ma naphthalene, i le faasologa (Luu et al., 2019).
I lalo o le faatosinaga a le naphthalene ma isi polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), o le fausaga o le membrane o siama ma le tulaga lelei o meaola ninii e oo i ai ni suiga tetele. Ua faaalia i suesuega e faapea o le naphthalene e faalavelave i le fegalegaleaiga a le acyl chain e ala i fegalegaleaiga hydrophobic, ma faapea ona faateleina ai le fulafula ma le sologa lelei o le membrane (Sikkema et al., 1995). Ina ia tetee atu i lenei aafiaga leaga, e faatonutonu e siama le sologa lelei o le membrane e ala i le suia o le fua faatatau ma le tuufaatasiga o le fatty acid i le va o le iso/anteiso branched-chain fatty acids ma le isomerizing o le cis-unsaturated fatty acids i totonu o le trans-isomers talafeagai (Heipieper ma de Bont, 1994). I le Pseudomonas stutzeri na totoina i le togafitiga o le naphthalene, o le saturated i le unsaturated fatty acid ratio na faateleina mai le 1.1 i le 2.1, ae i le Pseudomonas JS150 o lenei fua faatatau na faateleina mai le 7.5 i le 12.0 (Mrozik et al., 2004). Ina ua totoina i luga o le naphthalene, o sela o le Achromobacter KAs 3–5 na faaalia ai le faaputuputuina o sela i tafatafa o tioata naphthalene ma le faaitiitia o le mamafa o luga o le sela (mai le -22.5 i le -2.5 mV) faatasi ai ma le cytoplasmic condensation ma le vacuolization, e faailoa mai ai suiga i le fausaga o le sela ma meatotino o luga o le sela (Mohapatra et al., 2019). E ui o suiga o sela/luga e fesoʻotaʻi tuusaʻo ma le sili atu ona mitiia o mea leaga manogi, ae o fuafuaga talafeagai o le bioengineering e leʻi faaleleia atoatoa. O le puleaina o foliga o le sela e seasea ona faaaogaina e faaleleia atili ai faiga faʻaola (Volke ma Nikel, 2018). O le tapeina o genes e aʻafia ai le vaevaega o sela e mafua ai suiga i le morphology o le sela. O le tapeina o genes e aʻafia ai le vaevaega o sela e mafua ai suiga i le morphology o le sela. I le Bacillus subtilis, ua faaalia ai o le porotini o le septum o le sela SepF e aofia ai i le fausiaina o septum ma e manaʻomia mo laasaga mulimuli ane o le vaevaega o sela, ae e le o se gene taua. O le tapeina o genes o loʻo faʻailoa ai peptide glycan hydrolases i le Bacillus subtilis na iʻu ai i le faʻalauteleina o sela, faʻateleina le fua faʻatatau o le tuputupu aʻe, ma faʻaleleia atili ai le gafatia o le gaosiga o enzyme (Cui et al., 2018).
Ua fautuaina le vaevaeina o le auala e fa'aleagaina ai le carbaryl ina ia maua ai le fa'aleagaina lelei o ituaiga Pseudomonas C5pp ma le C7 (Kamini et al., 2018). Ua fautuaina o le carbaryl e feavea'i i totonu o le periplasmic space e ala i le outer membrane septum ma/po'o e ala i diffusible porins. O le CH o se periplasmic enzyme e fa'agaoioia ai le hydrolysis o le carbaryl i le 1-naphthol, lea e sili atu ona mautu, sili atu ona hydrophobic ma sili atu ona o'ona. O le CH e fa'atutu i totonu o le periplasm ma e maualalo lona affinity mo le carbaryl, ma o lea e pulea ai le fausiaina o le 1-naphthol, ma puipuia ai lona fa'aputuina i totonu o sela ma fa'aitiitia ai lona o'ona i sela (Kamini et al., 2018). O le 1-naphthol e maua mai ai e feavea'i i totonu o le cytoplasm i luga o le inner membrane e ala i le vaeluaina ma/po'o le diffusion, ona hydroxylated lea i le 1,2-dihydroxynaphthalene e le high-affinity enzyme 1NH mo nisi metabolism i le central carbon pathway.
E ui o meaola ninii e iai le gafatia tau kenera ma le metabolism e faʻaleagaina ai punaoa kaponi xenobiotic, o le fausaga faʻasolosolo o lo latou faʻaaogaina (e pei o le faʻaaogaina faʻapitoa o punaoa kaponi faigofie nai lo punaoa kaponi faigata) o se faʻalavelave tele lea i le pala o meaola. O le iai ma le faʻaaogaina o punaoa kaponi faigofie e faʻaitiitia ai genes o loʻo faʻailoa mai enzymes e faʻaleagaina ai punaoa kaponi faigata/lē fiafia i ai e pei o PAHs. O se faʻataʻitaʻiga ua suʻesuʻeina lelei, o le taimi e fafaga faʻatasi ai le kulukose ma le lactose i le Escherichia coli, e faʻaaogaina lelei le kulukose nai lo le lactose (Jacob ma Monod, 1965). Ua lipotia mai e faʻaleagaina e le Pseudomonas le tele o PAHs ma vailaʻau xenobiotic o ni punaoa kaponi. O le faʻasologa o le faʻaaogaina o punaoa kaponi i le Pseudomonas o organic acids > kulukose > vailaʻau manogi (Hylemon ma Phibbs, 1972; Collier et al., 1996). Peitaʻi, e iai se tuusaunoaga. O le mea e ofo ai, o le Pseudomonas sp. O lo'o fa'aalia e le CSV86 se fausaga fa'atulagaina tulaga ese e fa'aaoga ai aromatic hydrocarbons (benzoic acid, naphthalene, ma isi) nai lo le glucose ma fa'atasi ai ma le metabolism o aromatic hydrocarbons ma organic acids (Basu et al., 2006). I totonu o lenei siama, o genes mo le fa'aleagaina ma le felauaiga o aromatic hydrocarbons e le fa'aitiitia e tusa lava pe i ai se puna lona lua o le carbon e pei o le glucose po'o organic acids. Ina ua totoina i le glucose ma le aromatic hydrocarbons medium, na matauina ai o genes mo le felauaiga ma le metabolism o le glucose na fa'aitiitia, o aromatic hydrocarbons na fa'aaogaina i le vaega muamua o le log, ma o le glucose na fa'aaogaina i le vaega lona lua o le log (Basu et al., 2006; Choudhary et al., 2017). I le isi itu, o le i ai o organic acids e le'i a'afia ai le fa'aalia o le metabolism o le aromatic hydrocarbon, o lea e fa'amoemoeina ai o lenei siama o se ituaiga sui tauva mo su'esu'ega o le biodegradation (Phale et al., 2020).
Ua lauiloa lelei o le suiga o le hydrocarbon e mafai ona mafua ai le atuatuvale o le oxidative ma le faʻateleina o enzymes antioxidant i totonu o meaola ninii. O le le lelei o le naphthalene biodegradation i totonu o sela tumau ma le i ai o vailaʻau oona e oʻo atu ai i le fausiaina o reactive oxygen species (ROS) (Kang et al. 2006). Talu ai o enzymes e faʻaleagaina le naphthalene o loʻo i ai ni vaega o le iron-sulfur, i lalo o le atuatuvale o le oxidative, o le iron i totonu o le heme ma le iron-sulfur proteins o le a faʻaleagaina, ma oʻo atu ai i le faʻagataina o le porotini. O le Ferredoxin-NADP+ reductase (Fpr), faʻatasi ai ma le superoxide dismutase (SOD), e faʻatautaia le reversible redox reaction i le va o le NADP+/NADPH ma molecules e lua o le ferredoxin poʻo le flavodoxin, ma faʻapea ona faʻaumatia le ROS ma toe faʻafoʻisia le iron-sulfur centre i lalo o le atuatuvale o le oxidative (Li et al. 2006). Ua lipotia mai o le Fpr ma le SodA (SOD) i totonu o le Pseudomonas e mafai ona mafua mai i le oxidative stress, ma o le faateleina o gaioiga a le SOD ma le catalase na matauina i ituaiga e fa o le Pseudomonas (O1, W1, As1, ma le G1) i le taimi o le tuputupu aʻe i lalo o tulaga faaopoopo i le naphthalene (Kang et al., 2006). Ua faaalia i suesuega o le faaopoopoina o antioxidants e pei o le ascorbic acid po o le ferrous iron (Fe2+) e mafai ona faateleina ai le saoasaoa o le tuputupu aʻe o le naphthalene. Ina ua tuputupu aʻe le Rhodococcus erythropolis i le naphthalene medium, o le transcription o oxidative stress-related cytochrome P450 genes e aofia ai le sodA (Fe/Mn superoxide dismutase), sodC (Cu/Zn superoxide dismutase), ma le recA na faateleina (Sazykin et al., 2019). O le su'esu'ega fa'atusatusa o le proteomic quantitative o sela Pseudomonas na totoina i le naphthalene na fa'aalia ai o le fa'ateleina o porotini eseese e feso'ota'i ma le tali atu i le atuatuvale oxidative o se fuafuaga e taulima ai le atuatuvale (Herbst et al., 2013).
Ua lipotia mai o loʻo gaosia e meaola ninii ni biosurfactants i lalo o le gaioiga a punaoa o le kaponi hydrophobic. O nei surfactants o ni amphiphilic surface active compounds e mafai ona fausia ai ni aggregates i le va o le suauu-vai poʻo le ea-vai. O lenei mea e faʻalauiloa ai le pseudo-solubilization ma faʻafaigofie ai le adsorption o aromatic hydrocarbons, ma iʻu ai i le biodegradation lelei (Rahman et al., 2002). Ona o nei meatotino, o biosurfactants e faʻaaogaina lautele i pisinisi eseese. O le faʻaopoopoina o chemical surfactants poʻo biosurfactants i bacterial cultures e mafai ona faʻaleleia atili ai le lelei ma le saoasaoa o le hydrocarbon degradation. I totonu o biosurfactants, o rhamnolipids na gaosia e Pseudomonas aeruginosa ua suʻesuʻeina ma faʻamatalaina (Hisatsuka et al., 1971; Rahman et al., 2002). E le gata i lea, o isi ituaiga o biosurfactants e aofia ai lipopeptides (mucins mai le Pseudomonas fluorescens), emulsifier 378 (mai le Pseudomonas fluorescens) (Rosenberg ma Ron, 1999), trehalose disaccharide lipids mai le Rhodococcus (Ramdahl, 1985), lichenin mai le Bacillus (Saraswathy ma Hallberg, 2002), ma le surfactant mai le Bacillus subtilis (Siegmund ma Wagner, 1991) ma le Bacillus amyloliquefaciens (Zhi et al., 2017). O nei surfactants malolosi ua faʻaalia e faʻaitiitia ai le tension o le fogaeleele mai le 72 dynes/cm i lalo ifo o le 30 dynes/cm, ma mafai ai ona sili atu le mitiia o le hydrocarbon. Ua lipotia mai e mafai e Pseudomonas, Bacillus, Rhodococcus, Burkholderia ma isi ituaiga siama ona gaosia ni biosurfactants eseese e faʻavae i luga o le rhamnolipid ma glycolipid pe a totoina i totonu o ala o faasalalauga naphthalene ma methylnaphthalene (Kanga et al., 1997; Puntus et al., 2005). E mafai e Pseudomonas maltophilia CSV89 ona gaosia le biosurfactant extracellular Biosur-Pm pe a totoina i luga o mea manogi e pei o le naphthoic acid (Phale et al., 1995). O le kinetics o le fausiaina o Biosur-Pm na faaalia ai o lona gaosiga o se faagasologa e faalagolago i le tuputupu aʻe ma le pH. Na maua ai o le aofaiga o le Biosur-Pm na gaosia e sela i le pH neutral e maualuga atu nai lo le pH 8.5. O sela na ola i le pH 8.5 e sili atu ona hydrophobic ma e sili atu le malosi mo mea manogi ma aliphatic nai lo sela na ola i le pH 7.0. I le Rhodococcus spp. O le N6, o le fua faatatau maualuga o le kaponi i le nitrogen (C:N) ma le faatapulaaina o le uʻamea o tulaga sili ona lelei ia mo le gaosiga o biosurfactants i fafo atu o le sela (Mutalik et al., 2008). Ua faia taumafaiga e faaleleia atili ai le biosynthesis o biosurfactants (surfactins) e ala i le faaleleia atili o ituaiga ma le fermentation. Peitai, o le titer o le surfactant i totonu o le culture medium e maualalo (1.0 g/L), lea e avea ma luitau mo le gaosiga tele (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019). O le mea lea, ua faaaogaina ai metotia o le genetic engineering e faaleleia atili ai lona biosynthesis. Peitai, o lona suiga faainisinia e faigata ona o le tele o le operon (∼25 kb) ma le faigata o le biosynthetic regulation o le quorum sensing system (Jiao et al., 2017; Wu et al., 2019). Ua tele ni suiga o le inisinia o kenera ua faia i siama o le Bacillus, e faʻatatau tonu lava i le faʻateleina o le gaosiga o le surfactin e ala i le suia o le promoter (srfA operon), faʻateleina le faʻaalia o le porotini auina atu i fafo o le surfactin YerP ma mea faʻatonutonu ComX ma PhrC (Jiao et al., 2017). Peitaʻi, o nei metotia inisinia o kenera ua naʻo le tasi pe ni nai suiga o kenera ua ausia ma e leʻi oʻo atu i le gaosiga faapisinisi. O le mea lea, e manaʻomia ai nisi suʻesuʻega o metotia faʻaleleia e faʻavae i luga o le malamalama.
O suʻesuʻega o le pala o le PAH e masani ona faia i lalo o tulaga masani o le fale suʻesuʻe. Peitaʻi, i nofoaga ua pisia pe i siosiomaga ua pisia, o le tele o mea leaga ma mea leaga (vevela, pH, okesene, maua o meaʻai, avanoa o meaʻai, isi xenobiotics, taofia o oloa, ma isi mea faapena) ua faaalia e suia ma faatosina ai le gafatia o meaola ninii e pala.
E iai se aafiaga tele o le vevela i le pala o le PAH. A o fa’ateleina le vevela, e fa’aitiitia ai le maualuga o le okesene ua liu suavai, lea e a’afia ai le metabolism o meaola ninii e aerobic, auā latou te mana’omia le okesene molecular o se tasi o substrates mo oxygenases e fa’atinoina ai le hydroxylation po’o le ring cleavage reactions. E masani ona matauina o le maualuga o le vevela e liua ai PAHs matua i ni mea e sili atu ona oona, ma taofia ai le pala o le biodegradation (Muller et al., 1998).
Ua matauina o le tele o nofoaga ua pisia i le PAH e matuā maualuga lava le pH, e pei o nofoaga ua pisia i le fa'amamago o le maina 'aisa (pH 1–4) ma nofoaga ua pisia i le kesi masani/malala ua pisia i le alkaline leachate (pH 8–12). O nei tulaga e mafai ona matuā a'afia ai le faiga o le pala o meaola. O le mea lea, a'o le'i fa'aaogaina ni meaola ninii mo le bioremediation, e fautuaina e fetu'una'i le pH e ala i le fa'aopoopoina o vaila'au talafeagai (e feololo pe matuā maualalo le gafatia e fa'aitiitia ai le oxidation) e pei o le ammonium sulfate po'o le ammonium nitrate mo eleele alkaline po'o le liming i le calcium carbonate po'o le magnesium carbonate mo nofoaga 'aisa (Bowlen et al. 1995; Gupta ma Sar 2020).
O le sapalai o le okesene i le eria ua aʻafia o le mea lea e faʻatapulaʻaina ai le saoasaoa o le pala o le PAH. Ona o tulaga redox o le siosiomaga, o faiga o le bioremediation in situ e masani ona manaʻomia ai le faʻaofiina o le okesene mai punaoa mai fafo (tilling, air sparging, ma le faʻaopoopoina o vailaʻau) (Pardieck et al., 1992). Na faʻaalia e Odenkranz et al. (1996) o le faʻaopoopoina o le magnesium peroxide (o se vailaʻau e faʻasaʻoloto ai le okesene) i se aquifer ua pisia e mafai ona faʻaleleia lelei ai vailaʻau BTEX. O se isi suʻesuʻega na suʻesuʻeina le pala o le phenol ma le BTEX i totonu o se aquifer ua pisia e ala i le tuiina o le sodium nitrate ma le fausiaina o vaieli e aveese ai mea ina ia maua ai le bioremediation lelei (Bewley ma Webb, 2001).