大环内酯类抗生素微生物降解的研究进展

大环内酯类抗生素是一类以大环内酯为母核的广谱抗生素。近些年,由于人们对其不规范的生产和使用,抗生素污染成为了重要的环境问题。大量研究表明,微生物降解是现阶段处理抗生素污染的最理想方法。为进一步推动大环内酯类抗生素生物降解的研究,文中概述了大环内酯类抗生素的环境污染现状、微生物降解菌株、降解酶、降解途径和降解大环内酯类抗生素的微生物处理方法,并对大环内酯类抗生素生物降解亟待解决的瓶颈问题进行了讨论,以期为微生物降解后续研究提供参考。     

氟喹诺酮类抗生素及耐药基因污染控制的研究进展北大核心CSCD

氟喹诺酮类抗生素属于喹诺酮类抗生素,是一类人畜通用的抗生素。近年来,被广泛应用于人类和畜牧、水产等养殖业领域,然而其大量使用,造成在环境中的不断残留和累积,给自然环境和人类健康造成了较大威胁。现有研究表明,微生物降解是有效去除氟喹诺酮类抗生素残留污染的有效方法之一。本文总结和介绍了近年来氟喹诺酮类抗生素微生物降解单株菌和混合菌群、微生物降解酶、降解途径以及微生物降解氟喹诺酮类抗生素的实际应用,并对目前氟喹诺酮类抗生素微生物降解研究中存在的问题进行了分析,以及对未来氟喹诺酮类抗生素微生物降解研究的重点进行了探讨,以期为后续的研究提供参考。     

微生物技术去除抗生素残留污染的研究进展

抗生素进入环境会对生物造成深远的影响,如何去除抗生素的残留引起许多国家的关注。抗生素在环境中主要发生生物降解,而具有抗性的微生物菌株发挥主要的功效,因此近些年利用微生物技术处理抗生素残留污染成为研究热点。本文对具有抗生素降解功能的微生物资源和利用复合菌系处理抗生素残留的生物技术进行概括总结,并对微生物处理技术的不足和发展方向进行展望。     

自然曝气生物滤床对二级污水处理厂尾水中抗生素的去除效果及影响因素研究

采用自然曝气生物滤床工艺处理污水处理厂尾水中抗生素,对生物滤床中抗生素的去除特点和影响因素进行研究。研究结果发现,自然曝气生物滤床能够有效地去除四环素类抗生素(58±2)%、喹诺酮类抗生素(48±20)%和大环内酯类抗生素(18±11)%。微生物降解和物理吸附是生物滤床去除抗生素的主要途径,而这两种途径的协同作用则延长了生物滤床的运行周期。结果还表明,水力负荷对抗生素的去除效率影响较大,当水力负荷为4.8～6.4m/d时,生物滤床对抗生素有较好的处理效果。此外,水质参数(水温、pH、COD浓度和硝化作用等)在一定程度上也可以影响生物滤床对抗生素的处理效果。     

可降解塑料的微生物降解研究进展

塑料材料的广泛使用给环境带了巨大的污染和处理压力,使用可降解塑料替代传统塑料是解决这一问题的重要途径。可降解塑料的生物降解是由相应的微生物和降解酶来完成的。综述了目前常见的生物降解塑料的微生物降解研究和进展情况,明确了微生物在可降解塑料生物降解中的重要性。     

微生物降解石油污染物机制研究进展

石油污染是当前紧迫的水环境问题,研究石油污染物降解机制有助于探索石油污染修复技术路径。重点介绍了微生物降解石油污染物过程中的微生物种类、降解机制和反应机理,即具有代表性的细菌、真菌和藻类,石油烃的有氧降解(链烷烃、环烷烃和芳香烃)和厌氧降解(脱氢羟基化、延胡索酸盐加成)。并对微生物降解石油组分的影响因素进行了讨论,具体包括:烃类结构(支链多结构越复杂,越难降解)、微生物种类(混合菌的生化降解能力更强)、环境因子(pH、温度、盐度、含氧量和营养物质),进一步指出了生物修复技术应用于石油污染修复治理研究中的优缺点。此外,还对现有微生物降解技术的应用做了简要概述,归纳总结现有研究中存在的问题,尝试性的提出了今后生物降解石油污染物的研究重点,即生物降解石油的机制还需进一步明确,并重点分析了生物电化学方法在降解去除石油污染物方面可行性。综述石油烃生物降解机制和反应机理,以期为生物修复水体石油污染提供参考和借鉴作用。     

四环素类抗生素降解途径及其主要降解产物研究进展

四环素类抗生素在生产和贮存过程中会发生一系列非生物降解反应,其中某些代谢及降解产物,与母体相比,虽然其活性降低,但毒性却大大增强.此类抗生素随着畜禽废弃物等途径进入到环境中,随环境条件的不同将发生一种或多种降解反应,其降解方式除了非生物降解外,还包括生物降解.本文综述了四环素类抗生素在不同生态环境中的降解途径以及降解产物,并对今后的研究方向进行了探计,旨在为其生态风险评价提供有价值的参考.     

多环芳烃厌氧生物降解研究进展

多环芳烃（PAHs）是环境中广泛分布的一类持久性有机污染物,对生态环境和公众健康具有极大危害。微生物降解是环境中去除多环芳烃污染的有效途径,近年来PAHs厌氧生物降解研究逐渐取代好氧降解成为人们关注的重点。本文从PAHs厌氧生物降解的研究背景出发,从不同厌氧还原反应体系、厌氧降解微生物、PAHs厌氧生物转化途径等方面阐述了PAHs厌氧生物降解的研究概况,归纳了对PAHs厌氧生物降解有积极作用的影响因素,提出了PAHs厌氧降解研究目前存在的问题,并对该领域未来研究方向作了简述和展望。希望为多环芳烃厌氧生物降解与环境修复研究与实践提供参考。     

塑料生物降解检测方法的研究进展

塑料处理不当造成的污染问题已成为全球性难题。目前的解决办法除回收利用与使用可生物降解塑料替代之外,最主要途径仍是寻求高效的塑料降解方法。其中,采用微生物或酶处理塑料的方法因其具有条件温和、不产生次生环境污染的优势而受到越来越多的关注。塑料生物降解技术的核心是高效解聚微生物/酶,然而当前的分析检测方法无法满足塑料生物降解资源的高效筛选,因此开发准确、快速的塑料降解过程分析方法,对于生物降解资源筛选和降解效能评价具有重要意义。本文介绍了近年来在塑料生物降解领域的常用分析检测技术,包括高效液相色谱、红外光谱、凝胶渗透色谱以及透明圈测定等,重点讨论了荧光分析策略在快速表征塑料生物降解过程中的应用,为进一步规范塑料生物降解过程的表征与分析研究,以及开发更高效的塑料生物降解资源筛选方法提供借鉴。     

聚乳酸的生物降解

聚乳酸(polylactic acid, PLA)因其良好的理化性能、生物相容性和生物降解性而备受关注，已被认为是石油基塑料最具潜力的替代者，但在实际应用中仍然存在降解缓慢循环周期长的问题，因此对PLA的生物降解深入研究对于解决塑料垃圾污染和缓解能源危机至关重要。近年来，有关微生物(放线菌、细菌和真菌)和酶(蛋白酶、脂肪酶、酯酶和角质酶)降解PLA的研究已经取得了一定的进展。本文从降解微生物、降解酶和降解机制等方面综述了PLA生物降解的研究进展，并展望了PLA生物降解研究未来的发展趋势。     

Antibiotic resistance is prevalent in an isolated cave microbiome

Antibiotic resistance is a global challenge that impacts all pharmaceutically used antibiotics. The origin of the genes associated with this resistance is of significant importance to our understanding of the evolution and dissemination of antibiotic resistance in pathogens. A growing body of evidence implicates environmental organisms as reservoirs of these resistance genes; however, the role of anthropogenic use of antibiotics in the emergence of these genes is controversial. We report a screen of a sample of the culturable microbiome of Lechuguilla Cave, New Mexico, in a region of the cave that has been isolated for over 4 million years. We report that, like surface microbes, these bacteria were highly resistant to antibiotics; some strains were resistant to 14 different commercially available antibiotics. Resistance was detected to a wide range of structurally different antibiotics including daptomycin, an antibiotic of last resort in the treatment of drug resistant Gram-positive pathogens. Enzyme-mediated mechanisms of resistance were also discovered for natural and semi-synthetic macrolide antibiotics via glycosylation and through a kinase-mediated phosphorylation mechanism. Sequencing of the genome of one of the resistant bacteria identified a macrolide kinase encoding gene and characterization of its product revealed it to be related to a known family of kinases circulating in modern drug resistant pathogens. The implications of this study are significant to our understanding of the prevalence of resistance, even in microbiomes isolated from human use of antibiotics. This supports a growing understanding that antibiotic resistance is natural, ancient, and hard wired in the microbial pangenome.     

植物修复在抗生素污染治理中的应用研究进展

抗生素的环境污染问题日益严峻,如何对抗生素污染的水体和土壤进行有效的原位处理已然成为亟待解决的问题.植物修复是具有处理成本低、二次污染可控、易于后续处理、不破坏土壤和河流生态环境等优势的绿色、原位修复技术,已被证明是可用于抗生素污染治理的处理技术之一.因此,通过文献搜索和总结分析,作者们对植物修复在抗生素污染治理中的应...     

梅毒螺旋体耐药性的研究进展

梅毒疫情成为全球普遍关注的公共卫生问题。由于缺乏疫苗预防,控制梅毒主要依赖对感染人群的诊断与抗生素治疗。虽然青霉素治疗梅毒仍然有效,但临床上对一线青霉素的替代药大环内酯类抗生素耐药的梅毒螺旋体(Tp)菌株已在许多国家普遍流行。了解Tp耐药性的遗传基础对于加强Tp耐药分子监测十分必要。就Tp对大环内酯类抗生素耐药性的遗传基础和对其他可能严重阻碍梅毒治疗和控制的抗生素潜在的耐药性进行了综述。     

Peptide-mediated macrolide resistance reveals possible specific interactions in the nascent peptide exit tunnel

Expression of specific short peptides can render cells resistant to macrolide antibiotics. Peptides conferring resistance to structurally different macrolides including oleandomycin, azithromycin, azaerythromycin, josamycin and a ketolide cethromycin were selected from a random pentapeptide expression library. Analysis of the entire collection of the resistance peptides allowed their classification into five distinct groups according to their sequence similarity and the type of resistance they confer. A strong correlation was observed between the structures of macrolide antibiotics and sequences of the peptides conferring resistance. Such a correlation indicates that sequence-specific interactions between the nascent peptide and the macrolide antibiotic and/or the ribosome can occur in the ribosomal exit tunnel.     

Characterization of the mac-1 gene encoding a putative ABC transporter from Myxococcus xanthus

The mac-1 gene of Myxococcus xanthus TA, an antibiotic TA producer, encoded a protein with strong sequence similarity to the antibiotic ATP-binding cassette (ABC) transporter for macrolide antibiotics. The mac-1 gene encoding protein (Mac-1) had two ATP-binding domains containing Walker A and B motifs, and no hydrophobic transmembrane regions. Insertional inactivation of mac-1 caused enhanced sensitivity to oleandomycin, a macrolide antibiotic, while the mac-1 mutant showed normal export of antibiotic TA into the extracellular fluid. The mac-1 mutant could form mounds, but was unable to form fruiting bodies or sporulate under nutrient starvation. A primary role for Mac-1 in M. xanthus may be as a transporter which exports or imports a molecule required for the sporulation process.     

Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestrial environment

The fate of antibiotics in the environment, and especially antibiotics used in animal husbandry, is subject to recent studies and the issue of this review. The assumed quantity of antibiotics excreted by animal husbandry adds up to thousands of tonnes per year. Administered medicines, their metabolites or degradation products reach the terrestrial and aquatic environment by the application of manure or slurry to areas used agriculturally, or by pasture-reared animals excreting directly on the land, followed by surface run-off, driftage or leaching in deeper layers of the earth. The scientific interest in antimicrobially active compounds in manure and soil, but also in surface and ground water, has increased during the last decade. On the one side, scientific interest has focused on the behaviour of antibiotics and their fate in the environment, on the other hand, their impact on environmental and other bacteria has become an issue of research. Analytical methods have now been developed appropriately and studies using these new techniques provide accurate data on concentrations of antimicrobial compounds and their residues in different organic matters. Some antibiotics seem to persist a long time in the environment, especially in soil, while others degrade very fast. Not only the fate of these pharmaceuticals but their origin as well is an object of scientific interest. Besides human input via wastewater and other effluents, livestock production has been recognised as a source of contamination. One main concern with regard to the excessive use of antibiotics in livestock production is the potential promotion of resistance and the resulting disadvantages in the therapeutic use of antimicrobials. Since the beginning of antibiotic therapy, more and more resistant bacterial strains have been isolated from environmental sources showing one or multiple resistance. There have been several attempts to use antibiotic resistance patterns in different bacteria as indicators for various sources of faecal pollution. This review gives an overview of the available data on the present use of veterinary antibiotics in agriculture, on the occurrence of antibiotic compounds and resistant bacteria in soil and water and demonstrates the need for further studies.     

畜禽养殖废物中抗生素和重金属抗性基因的产生机制和控制方法研究进展

动物饲料中常混有抗生素和重金属,导致外排的动物粪便中携带有抗生素和重金属,引发细菌产生耐药性和重金属抗性,继而产生抗生素抗性基因和重金属抗性基因。抗生素和重金属抗性基因污染已成为威胁人类身体健康及破坏生态环境的重大问题。本文从细菌进化的角度,明确了细菌的抗生素和重金属长期进化试验对抗性机制研究的重要性;抗生素抗性基因与重金属抗性基因间存在复杂的协同选择抗性,两者间相互影响,共同决定着细菌环境行为;抗性基因的水平转移增加了细菌在环境中的可变性,可移动遗传元件在抗性基因水平转移中发挥着重要作用。在抗性基因污染控制方面,高级氧化技术具有很好的抗性基因去除效果,尤其是UV/TiO₂氧化技术,能使抗生素抗性基因丰度减少4.7～5.8 log,减少率大于99.99%。其他的控制策略,如抗生素替代品博落回提取物以及噬菌体与抗生素结合使用,对于抗性基因的控制也具有重要意义。     

多烯大环内酯类抗生素生物合成基因簇中调控因子的研究进展

多烯大环内酯类抗生素具有良好的抗真菌活性,广泛应用于医疗卫生、食品加工和农业生产领域。随着高通量测序技术和生物信息学技术的发展,越来越多的链霉菌抗生素生物合成基因簇被发现和鉴定,调控因子作为生物合成基因簇中的重要组成部分,在庞大复杂的调控网络中起着至关重要的作用。本文总结了链霉菌中重要的调控因子类型,综述了多烯大环内酯类抗生素生物合成基因簇中调控因子的生物学功能、结合位点、作用机制等研究进展,并展望了后续研究工作。     

红霉素生物合成的分子生物学

近年来,国外对大环内酯类抗生素生物合成和基因工程的研究非常迅速,不仅认识了许多抗生素生物合成的过程,而且利用基因工程技术改造抗生素生物合成基因,合成了100多种非天然的“天然”抗生素。抗生素生物合成的分子生物学是抗生素基因工程的基础。本全面介绍了五厌内酯类抗生素的代表－红霉素生物合成分子生物学的历史、现状及发展趋势。