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Acceso Abierto
Deciphering the phenol degradation metabolic pathway in Scedosporium apiospermum HDO1
Título de la revista
Autores
Laura L. Diaz Ortiz
David Botero-Rozo
Natalia Vargas
Sandra Ortiz
Martha J. Vives
Fecha
2025-05-21
Directores
ISSN de la revista
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Editor
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Resumen
El hongo filamentoso Scedosporium apiospermum es un microorganismo capaz de degradar el fenol. El fenol es un contaminante derivado del petróleo y un compuesto ampliamente utilizado en diversas industrias. Debido a su uso generalizado, el fenol se desecha y acumula comúnmente en suelos y cuerpos de agua. En este estudio, se identificaron genes sobreexpresados y reprimidos que producen enzimas involucradas en el metabolismo del fenol en S. apiospermum HDO1 cuando el hongo crece en presencia de fenol. Para lograr esto, el hongo se cultivó con glucosa (control) o fenol como única fuente de carbono. El ARN del micelio se extrajo y secuenció utilizando la plataforma Illumina Hiseq-4000, con bibliotecas de extremos emparejados. Se anotaron dieciocho genes que codifican enzimas relacionadas con la escisión del ortocatecol, la metaescisión del catecol y las vías de la hidroquinona a partir del transcriptoma ensamblado. En el análisis de expresión génica diferencial, se sobreexpresaron 11 genes que codifican la fenol 2-monooxigenasa, la catecol 1,2-dioxigenasa, la 3-oxoadipato enol lactonasa, la hidroxiquinol 1,2-dioxigenasa y la aldehído deshidrogenasa. Por el contrario, se reprimió un gen que codifica la protocatecuato 3,4-dioxigenasa. Demostramos por primera vez que la degradación del fenol en S. apiospermum ocurre a través de una de las rutas del catecol, la vía de escisión del anillo ortocatecol, y a través de la vía de la hidroquinona A. Estos hallazgos son importantes porque mejoran la comprensión de cómo los microorganismos eucariotas con potencial de biorremediación degradan contaminantes orgánicos como el fenol.
Abstract
The filamentous fungus Scedosporium apiospermum is a microorganism capable of phenol degradation. Phenol is a petroleum-derived pollutant and a com pound widely used in several industries. As a result of its widespread use, phenol is commonly discarded and accumulated in soils and water bodies. In this study, overex pressed and repressed genes that produce enzymes involved in phenol metabolism were identified in S. apiospermum HDO1 when the fungus grows in the presence of phenol. The fungus was grown with either glucose (control) or phenol as the sole carbon source to achieve this. RNA from the mycelium was extracted and sequenced using the Illumina Hiseq-4000 platform, with paired-end libraries. Eighteen genes coding for enzymes related to catechol ortho-cleavage, catechol meta-cleavage, and hydroquinone pathways were annotated from the assembled transcriptome. In the differential gene expression analysis, 11 genes coding for phenol 2-monooxygenase, catechol 1,2-diox ygenase, 3-oxoadipate enol lactonase, hydroxyquinol 1,2-dioxygenase, and aldehyde dehydrogenase were overexpressed. In contrast, one gene coding for protocatechuate 3,4-dioxygenase was repressed. We show for the first time that phenol degradation in S. apiospermum occurs through one of the catechol routes, the catechol-ortho ring cleavage pathway, and through the hydroquinone A pathway. These findings are important because they improve the understanding of how eukaryotic microorganisms with the potential for bioremediation degrade organic pollutants such as phenol.
Palabras clave
Fenol , Biodegradación fúngica , Genes expresados diferencialmente , Catecol , Hidroquinona
Keywords
Phenol , Fungal biodegradation , Differentially expressed genes , Catechol , Hydroquinone
