234 research outputs found
Zinc toxicity to nitrification in soil and soilless culture can be predicted with the same biotic ligand model
No full textThe inhibitory effect of Zn on the nitrification process in ZnCl2 spiked soils (12 soils, pH range 4.8-7.5) was compared to toxic effects of Zn on the nitrification by Nitrosospira sp. in soilless solutions with varying pH (pH 6-8) and ionic composition. The nitrification was reduced by 20% at Zn solution concentrations (EC20) ranging between 7 and 1200 microM Zn in the soil pore water and between 5 and 150 microM Zn in the soilless solutions. Protective effects of H+, Ca2+, and Mg2+ against Zn2+ toxicity were observed in both systems. Zinc speciation was determined, and 60-90% of the Zn in the soils and 35-80% of the Zn in the soilless solutions was present as Zn2+. A biotic ligand model and a Freundlich-type model, incorporating the competition of Zn2+ ions with H+, Ca2+, and Mg2+ for binding on the biotic ligands, were used to model the results. The Zn2+ activities resulting in 20% reduction of the nitrification were well predicted using the same parameters for both (soil and soilless) systems, indicating that microorganisms in soil are exposed to zinc through the free zinc ion in soil pore water.Jelle Mertens, Fien Degryse, Dirk Springael, and Erik Smolder
Macroeconomic Determinants of Contingent Protection: The Case of the European Union
No full textContingent Protection has grown to become an important trade restricting device. In the European Union, protection instruments like antidumping are used extensively. This paper analyses whether macroeconomic pressures may contribute to explain the variations in the intensity of antidumping protectionism in the EU. The empirical analysis uses count data models, applying various specification tests to derive the most appropriate specification. Our results suggest that the filing activity is inversely related to the macroeconomic conditions. Moreover, they confirm existing evidence for the US suggesting that domestic macroeconomic pressures are a more important determinant of contingent protection policy than external pressures.Antidumping; protection; macroeconomic conditions; estimation of count data models
Occurrence of Tn 4371 -Related Mobile Elements and Sequences in (Chloro)biphenyl-Degrading Bacteria
No full textInternational audienceABSTRACT Tn 4371 , a 55-kb transposable element involved in the degradation and biphenyl or 4-chlorobiphenyl identified in Ralstonia eutropha A5, displays a modular structure including a phage-like integrase gene ( int ), a Pseudomonas -like (chloro)biphenyl catabolic gene cluster ( bph ), and RP4- and Ti-plasmid-like transfer genes ( trb ) (C. Merlin, D. Springael, and A. Toussaint, Plasmid 41:40–54, 1999). Southern blot hybridization was used to examine the presence of different regions of Tn 4371 in a collection of (chloro)biphenyl-degrading bacteria originating from different habitats and belonging to different bacterial genera. Tn 4371 -related sequences were never detected on endogenous plasmids. Although the gene probes containing only bph sequences hybridized to genomic DNA from most strains tested, a limited selection of strains, all β-proteobacteria, displayed hybridization patterns similar to the Tn 4371 bph cluster. Homology between Tn 4371 and DNA of two of those strains, originating from the same area as strain A5, extended outside the catabolic genes and covered the putative transfer region of Tn 4371 . On the other hand, none of the (chloro)biphenyl degraders hybridized with the outer left part of Tn 4371 containing the int gene. The bph catabolic determinant of the two strains displaying homology to the Tn 4371 transfer genes and a third strain isolated from the A5 area could be mobilized to a R. eutropha recipient, after insertion into an endogenous or introduced IncP1 plasmid. The mobilized DNA of those strains included all Tn 4371 homologous sequences previously identified in their genome. Our observations show that the bph genes present on Tn 4371 are highly conserved between different (chloro)biphenyl-degrading hosts, isolated globally but belonging mainly to the β-proteobacteria. On the other hand, Tn 4371 -related mobile elements carrying bph genes are apparently only found in isolates from the environment that provided the Tn 4371 -bearing isolate A5
Microbiële ecologie van polycyclische aromatische koolwaterstof (PAK)-afbrekende Mycobacterium en Sphingomonas in PAK-vervuilde bodem
No full textPolycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAKs) vormen een belangrijk e groep van hydrofobe vervuilende organische stoffen in de bodem. Door d e lage PAK-biobeschikbaarheid kan zelfs een bodem met een hoge PAK-vervu iling beschouwd worden als een oligotrofe omgeving voor micro-organismen . PAK-afbrekende bacteriën geïsoleerd uit PAK-vervuilde bodems behoren t ot een beperkt aantal genera, maar vooral Mycobacterium en&nb sp;Sphingomonas worden beschouwd als sleutelorganismen in PAK-afbr ekende gemeenschappen in de bodem. Recente studies tonen aan dat PAK-afb rekende mycobacteriën misschien beter aangepast zijn dan Sphingo monas aan de lage PAK-biobeschikbaarheid en oligotrofe condities in P AK-vervuilde bodems. De studie van de microbiële ecologie van PAK-afbrek ende Mycobacterium en Sphingomonas in PAK-vervuild e bodem is van belang in de context van natuurlijke bioattenuatie en bio stimulatie als bioremediatiestrategieën voor PAK-vervuilde bodem. Versch illende experimenten met modelsystemen en historisch PAK-vervuilde bodem s werden ontworpen om de omgevingsfactoren, die het gedrag en de gemeens chapsdynamiek van PAK-afbrekende Mycobacterium en Sph ingomonas in de bodem bepalen, beter te begrijpen met nadruk op het e ffect van concentratie, structuur en biobeschikbaarheid van de PAKs. Om de hypothese te bestuderen dat mycobacteriën beter aangepast zijn dan sphingomonads aan het gebruik van PAKs met lage biobeschikbaarheid, we rden mineralisatie-experimenten uitgevoerd met poreuze, synthetische mod elsystemen met gesorbeerd fenantreen. PAK-afbrekende Mycobacteri um stammen werden minder beïnvloed door de dalende PAK-biobeschikbaar heid vergeleken met Sphingomonas stammen. Toevoeging van mini male nutriënten had echter een voordeliger effect op de mineralisatie va n gesorbeerd fenantreen door Sphingomonas dan door My cobacterium. De resultaten tonen aan dat Mycobacterium bet er aangepast is aan het gebruik van gesorbeerd fenantreen, vergeleken me t Sphingomonas, vooral in het geval van arme nutriëntconditie s. Om de omgevingsfactoren te bestuderen die de Mycobacterium ge meenschap in PAK-vervuilde bodems bepalen, werd een relatie gelegd tusse n de aanwezigheid van Mycobacterium, de fysico-chemische bode meigenschappen en de PAK-afbraakcapaciteit in acht historisch PAK-vervui lde bodems met een verschillende graad van veroudering van de PAK-vervui ling. Er werd geen relatie gevonden tussen de aanwezigheid van M ycobacterium en bodemeigenschappen zoals kleigehalte en gehaltes aan totale organische koolstof, totale stikstof en minerale olie, maar er wa s wel een relatie tussen de aanwezigheid van Mycobacterium en de PAK-concentratie. Mycobacterium werd niet gedetecteerd in de twee bodems met de hoogste PAK-concentraties, maar was aanwezig in a lle andere bodems met blijkbaar de meest verouderde vervuilingen. Versch illen in relatieve mineralisatiekinetiek van vers toegevoegde fenantreen en pyreen konden opgemerkt worden tussen bodems met een verouderde PAK- vervuiling en bodems met een minder verouderde vervuiling. Deze verschil len konden verklaard worden door een verschillende PAK-afbrekende gemeen schap in beide bodemsoorten, mogelijk de Mycobacterium gemeen schap, maar ook door competitie voor mineralisatie tussen toegevoegde 14 C-gemerkte PAKs en natuurlijke PAKs aanwezig in de bodems met hoge PAK -concentraties. Tot besluit kan men stellen dat mycobacteriën misschien een rol spelen in de waargenomen mineralisatiecapaciteit voor pyreen en dat een hoge fenantreenconcentratie in PAK-vervuilde bodem kan leiden to t verlies van competitiviteit van PAK-afbrekende Mycobacterium</ > ten opzichte van andere PAK-afbrekers in de bodem. De hypothese werd bestudeerd dat, in analogie met vasthechting aan de su bstraatbron in modelsystemen, Mycobacterium vooral geassociee rd is met bodempartikels aangerijkt met PAKs. De kleifractie van bodem K3663 met een verouderde PAK-vervuiling bevatte de grootste hoeveelheid PAKs en vertoonde, in tegenstelling met de zand- en leemfracties, direc te mineralisatie-activiteit voor pyreen en fenantreen na toevoeging van 14C-gemerkte pyreen of fenantreen. Mycobacterium vertegenwoor digde ongeveer 10% van de bacteriën in de kleifractie, terwijl dit slech ts ongeveer 0.1% was in de zand- en leemfracties. Mycobacteriën konden b ovendien geïdentificeerd worden tussen de belangrijkste cultiveerbare PA K-afbrekende populaties in zowel de totale bodem als de kleifractie. De resultaten tonen aan dat PAK-afbrekende mycobacteriën vooral geassocieer d zijn met PAK-aangerijkte bodempartikels en vandaar ondervindt Mycobacterium ook in PAK-vervuilde bodem misschien voordelen verbonde n met vasthechting aan het substraat. Om te bestuderen of de gemeenschapssamenstelling van Mycobacteri um en Sphingomonas in de bodem beïnvloed wordt door PAK-bi obeschikbaarheid en veroudering van de PAK-vervuiling, werd hun gemeensc hapsdynamiek onderzocht in twee PAK-vervuilde bodems met een verschillen d verouderde PAK-vervuiling nadat de concentratie, structuur en biobesch ikbaarheid van de PAKs kunstmatig veranderd werden. In bodem K3663, aan gerijkt met fenantreen of pyreen om de PAK-biobeschikbaarheid te verhoge n, werd snelle biodegradatie van de toegevoegde PAKs waargenomen. Dit g ing samen met een significante stijging van het aantal fenantreen- en py reenafbrekers, met een kleine, transiënte daling in diversiteit van de&n bsp;Mycobacterium gemeenschap, en geen verandering in de S phingomonas gemeenschap. Een grote, transiënte verschuiving in de bac teriële gemeenschap, verbonden met de aangroei van γ-proteobac teriën zoals Pseudomonas, werd echter vastgesteld in de fenan treen-aangerijkte bodem, maar niet in de pyreen-aangerijkte bodem. In bo dem AndE met een minder verouderde PAK-vervuiling werd de biobeschikbare PAK-fractie geëxtraheerd door Tenax korrels om de PAK-biobeschikbaarhei d te doen dalen. De Sphingomonas gemeenschap in de geëxtrahee rde bodem ontwikkelde zich initieel tot een meer diverse gemeenschap, ma ar uiteindelijk daalde deze gemeenschap in omvang tot onder de detectiel imiet, terwijl mycobacteriën nooit werden gedetecteerd. Op lange termijn veranderde de bacteriële gemeenschap in een gemeenschap die gedomineerd werd door een γ-proteobacterie. Onze resultaten toonden aan d at veroudering van PAK-vervuiling in de bodem inderdaad de dynamiek van de algemene gemeenschap in de bodem beïnvloedt en mogelijk selecteert vo or verschillende PAK-afbrekende bacteriële populaties. De rol van < I>Mycobacterium en Sphingomonas in deze populaties was ech ter niet zo duidelijk. Om te bestuderen of Mycobacterium ook aanwezig is als een afb reker van hoog- moleculair-gewicht (HMW)-PAKs in een extreem zure PAK-vervuilde bodem, werden aanrijkingsculturen met pyreen als enige bron van koolstof en ene rgie opgezet met zure PAK-vervuilde bodem als inoculum. Aanrijkingscultu ren die groeiden op pyreen bij pH 2 werden verkregen uit twee zure PAK-v ervuilde bodems en werden inderdaad gedomineerd door een Mycobac terium stam. Echter, in tegenstelling tot snel-groeiende PAK-afbreken de mycobacteriën geïsoleerd bij neutrale pH, was de stam geïsoleerd in d eze studie een traag-groeiend Mycobacterium species. Dit spec ies was ook de dominante Mycobacterium in de oorspronkelijke zure bodems en dit toont aan dat de geïsoleerde Mycobacterium stam ook een rol speelt in biodegradatie van HMW-PAKs in de oorspronke lijke bodems. Tot besluit kan men stellen dat dit onderzoek bijgedragen heeft tot een beter begrip van de omgevingsfactoren die het gedrag en de gemeenschapsd ynamiek van PAK-afbrekende Mycobacterium en Sphingomo nas in de bodem bepalen. Mycobacteriën lijken beter aangepast te zijn aan lage PAK-biobeschikbaarheid, vergeleken met sphingomonads, en verta len deze aanpassing in een kolonisatie van vooral bodems met een veroude rde PAK-vervuiling. Een mogelijke strategie die een rol speelt in de ove rleving van Mycobacterium in de omgeving van een PAK-vervuild e bodem, is de vasthechting van Mycobacterium aan de substraa tbron, hetgeen ook het geval was in een lange termijn vervuilde bodem on derzocht in deze studie. Kunstmatige veranderingen in PAK-biobeschikbaar heid in bodems vertoonden echter niet altijd de verwachte gemeenschapsdy namiek van Mycobacterium en Sphingomonas, hetgeen erop wijst dat de omgevingsfactoren die hun dynamiek in de bodem bepalen , meer complex zijn. Uiteindelijk werd aangetoond dat zelfs in zure bode m, Mycobacterium een belangrijke afbreker van HMW-PAKs blijf t. De resultaten geven bijkomende ondersteuning van het belang van bacte riële genera zoals Mycobacterium als PAK-afbrekende specialis ten in PAK-vervuilde bodems en van hun uitzonderlijke eigenschappen om z ich aan te passen aan zon omgeving. Meer onderzoek om hun niche in PAK- vervuilde bodem te beschrijven en de rol van PAK-biobeschikbaarheid daar in, blijft belangrijk om het gedrag van PAKs in vervuilde bodems op lan ge termijn te begrijpen.status: Publishe
Identificatie en karakterisatie van genfuncties betrokken bij de synergetische interacties in een polluentdegraderend multispecies bacterieel consortium
No full textThis project aims at determining functions at the genetic level which are important in the interactions between different bacterial members of a multispecies bacterial consortium (MBC) degrading synergistically the phenylurea herbicide linuron. The consortium consists of three bacterialstrains belonging to three different species. Both the synergistic metabolic and physical interactions have been well-described previously. The project starts with the full-sequencing of the genomes of the three consortium members and their annotation. The identification of the inter-species signaling gene functions will be addressed by two approaches that both involve the growth of the consortium as a biofilm in continuous flow chambers. A first approach will be a differential transcription analysis of the member bacteria when grown as a consortium compared to individual biofilm growth, based on deep RNA sequencing. A second approach will involve the use of in vivo expression technology (IVET).IVET is a promoter-trapping technique that selects microbial promoters active in a specific niche which will be in this case the 3-membered consortium grown as a biofilm. The role of the identified inter-species signaling gene functions will be assessed by analyzing the effect of knocking out those genes on synergistic interactions in the MBC.status: Publishe
3e Journée d’étude du groupe de contact FNRS “Ecrits d’artistes”
No full text8 décembre 2009, Bruxelles, AML FNRS - Ecrits d'artistes Programme 10h Jules Schmalzigaug, un journal en lettres Valérie Verhack (Musées royaux des Beaux-Arts de Belgique) Carnets filmés : la tradition du journal dans le cinéma et la vidéo d’artistes María Palacios Cruz (ULB/ERG/ARBA) Actualité de la recherche Denis Laoureux (ULB) Laurence Brogniez (ULB), Bibiane Fréché (FNRS/ULB) Maïté Springael (Musée Rops) 14h Éditer le journal d’Henry de Groux Rodolphe Rapetti (Conservateur général d..
3e Journée d’étude du groupe de contact FNRS “Ecrits d’artistes”
No full text8 décembre 2009, Bruxelles, AML FNRS - Ecrits d'artistes Programme 10h Jules Schmalzigaug, un journal en lettres Valérie Verhack (Musées royaux des Beaux-Arts de Belgique) Carnets filmés : la tradition du journal dans le cinéma et la vidéo d’artistes María Palacios Cruz (ULB/ERG/ARBA) Actualité de la recherche Denis Laoureux (ULB) Laurence Brogniez (ULB), Bibiane Fréché (FNRS/ULB) Maïté Springael (Musée Rops) 14h Éditer le journal d’Henry de Groux Rodolphe Rapetti (Conservateur général d..
Opvolging en optimalisatie van een geïnoculeerde bioreactor voor zuivering van grondwater verontreinigd met MTBE/TBA
No full textMethyl tert-butyl ether (MTBE) is een synthetisch additief van benzine, dat aan Europese benzine wordt toegevoegd met een maximale concentratie van 22% v/v (EU, 2009). De aanwezigheid van MTBE in benzine heeft in het verleden herhaaldelijk geleid tot grondwatervervuiling, voornamelijk ten gevolge van lekkende ondergrondse opslagtanks van benzine, bijvoorbeeld in de omgeving van tankstations. Omdat MTBE een relatief hoge oplosbaarheid en een hoge stabiliteit in water heeft, kan de concentratie aan MTBE in vervuild grondwater hoog oplopen. Tert-butyl alcohol (TBA), een intermediair in de biologische afbraak van MTBE, en BTEX componenten (benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen) zijn componenten die vaak voorkomen in associatie met MTBE-vervuiling van grondwater. De aanwezigheid van MTBE in grondwater vormt een reële bedreiging voor drinkwaterbronnen, omwille van de hoge mobiliteit van MTBE in grondwater en de zeer lage geur- en smaakdrempel voor MTBE in drinkwater. Wegens deze problemen met MTBE in het grondwater werd in een aantal Europese landen MTBE intussen vervangen door alternatieve benzine-additieven, waaronder ethyl tert-butyl ether (ETBE). Het probleem van de grondwatervervuiling met MTBE blijft echter bestaan, en het gaat vaak over vervuilingen met MTBE waarvan de concentraties hoger zijn dan de wettelijke maximumconcentratie aan MTBE in grondwater, waardoor het grondwater wettelijk gezien gesaneerd moeten worden. Mogelijk kan bioremediatie hier een uitkomst bieden. Bioremediatie kan de fysische methodes vervangen die momenteel toegepast worden voor sanering van met MTBE vervuild grondwater maar die inefficiënt zijn voor het saneren van grondwater dat vervuild is met MTBE en/of TBA. Voorafgaand aan dit onderzoek werd bij VITO een microbieel consortium, het M-consortium, aangerijkt uit een met MTBE vervuilde bodem (Moreels et al., 2004). Dit consortium kan groeien met MTBE, TBA en BTEX-componenten als enige bron van koolstof en energie. Deze studie focust op de toepassing van het M-consortium voor bioremediatie van MTBE-vervuild grondwater, met behulp van een geïnoculeerde bioreactor. Een zeer belangrijk gegeven in verband met bioremediatie van MTBE is dat MTBE door de gebruikte cultuur volledig wordt afgebroken, zonder opstapeling van toxische afbraakproducten, zoals TBA, formaldehyde (HCHO) of 2-hydroxy-isoboterzuur (HIBA). Daarom hebben we tijdens dit onderzoek de afbraak en de afbraaksnelheid van TBA, HCHO en HIBA door het consortium getest. Alle deze componenten werden als enige koolstof- en energiebron door het consortium gebruikt en volledig afgebroken. Ook hebben we de bacteriële samenstelling van het M-consortium bepaald met behulp van een combinatie van moleculaire technieken, gebaseerd op de 16S rRNA sequenties die aanwezig waren in de cultuur, en isolatie van 7 pure culturen. Daaruit bleek dat het M-consortium voornamelijk uit ß-Proteobacteriën bestaat. Verder hebben we aangetoond dat zowel Methylibium sp. LD3, Hydrogenophaga sp. LD1 als Mycobacterium sp. LD6 een bijdrageleveren aan de afbraak van MTBE door het M-consortium. Namelijk, Methylibium sp. LD3 breekt MTBE volledig af, Hydrogenophaga sp. LD1 groeide op TBA, HIBA en HCHO en Mycobacterium sp. LD6 kan HCHO als koolstof- en energiebron gebruiken. Om een betrouwbare bioreactor te ontwikkelen, is het zeer belangrijk om een goed beeld van de randvoorwaarden voor MTBE/TBA afbraak door en groei van het M-consortium te hebben. Tijdens dit onderzoek werden batchtesten uitgevoerd onder gestandaardiseerde omstandigheden, met als doel het bepalen van de afbraaksnelheid van MTBE, de tijdelijke opstapeling van TBA, de groeisnelheid en de opbrengstfactor van het M-consortium in functie van diverse omgevingsfactoren. De ideale omstandigheden voor bioremediatie van MTBE in functie van de initiële MTBE of TBA concentratie, temperatuur, pH, opgeloste zuurstofconcentratie, van drie concentraties aan nutriënten (ammonium, nitraat en fosfaat) en MTBE/BTEX mengsels werden bepaald. Het M-consortium breekt MTBE en TBA af voor initiële concentraties van 2 tot en met minstens 120 mg/L en voor 0.34 tot en met 80 mg/L BTEX. Het consortium heeft een relatief hoge groeisnelheid en een hoge opbrengstfactor voor groei op MTBE en TBA, zelfs bij lage nutriëntenconcentraties (0.34−3.4 mg/L N en P), hetgeen noodzakelijk is voor de succesvolle toepassing van het M-consortium in de geïnoculeerde bioreactor. Het consortium kan gebruikt worden voor biologische afbraak van MTBE onder verschillende omstandigheden, zoals deze die typisch zijn voor aquifers, namelijk een lage temperatuur en een lage opgeloste zuurstofconcentratie, maar ook voor de condities in de geïnoculeerde bioreactor, namelijk bij kamertemperatuur, neutrale pH, hoge opgeloste zuurstof-concentraties en lage nutrientenconcentraties. Momenteel bestaan er slechts een paar studies die resultaten publiceerd hebben van geïnoculeerde bioreactoren voor grondwaterremediatie van MTBE. Toepassingen op grote schaal zijn zeldzaam, zeker in Europa, terwijl er in de VS een aantal reactoren beschreven zijn (Chang et al., 2000; OConnell and Weaver, 2001; Zein et al., 2006). Bij VITO werd een pilootschaal bioreactor ontwikkeld voor pump-and-treat van MTBE-vervuild grondwater. Dit wil zeggen dat het vervuild grondwater opgepompt wordt en ter plaatse behandeld wordt, bijvoorbeeld met een bioreactor. Om op grote schaal MTBE te kunnen remediëren is er echter meer informatie nodig, bijvoorbeeld, over de minimale verblijftijd van het grondwater in de reactor (HRT), de maximale verwijderingssnelheid van MTBE die gehaald kan worden en het maximale verwijderingspercentage van MTBE uit het grondwater met onze specifieke opzet en bacteriële cultuur. Tijdens dit onderzoek werd daarom een labo-schaal bioreactor gebruikt voor de biologische zuivering van vervuild grondwater afkomstig van een tankstation (5 mg/L MTBE). Op basis van de verkregen resultaten is een minimale HRT van 1.6 uur genoeg voor verwijdering van MTBE tot beneden de Vlaamse lozingsnorm van 100 μg/L MTBE. De maximale verwijderingssnelheid van MTBE die gemeten werd was 2.5 mg MTBE/L h bij een hydraulische verblijftijd van 1.6 uur en een influentconcentratie van 5 mg/L MTBE. Ook lagere MTBE concentraties, namelijk influentconcentraties tussen 0.1 en 1 mg/L MTBE, werden volledig verwijderd uit het grondwater door onze bioreactor (>99% verwijdering van MTBE). De reactor herstelde snel na een plotse verhoging van de influentconcentratie en we konden aantonen dat de verwijdering van MTBE in de reactor volledig biologisch gebeurde. Fluorescent in situ hybridization (FISH) werd gebruikt voor het detecteren van de twee voornaamste species in het M-consortium, namelijk Methylibium spp. en Hydrogenophaga spp. in een extract van het dragermateriaal van de reactoren. Methylibium spp. bleken dominant in de biofilmstalen uit de reactoren.Wiskundige modellering kan een relevante bijdrage leveren aan een reactorontwerp en aan reactorcontrole, omdat bijvoorbeeld de biomassaconcentratie, MTBE verwijderingssnelheden en MTBE effluentconcentraties van de reactor voorspeld kunnen worden met behulp van een betrouwbaar model. Dit model moet uiteraard aangepast zijn aan de reactoropzet en aan het gebruikte inoculum. Een model dat bioremediatie beschrijft voor onze specifieke opzet veronderstelt grondige kennis van de snelheden van MTBE en TBA afbraak van het M-consortium. Gebaseerd op de data van de afbraaktesten van MTBE en TBA met het M-consortium werd een relatief eenvoudig wiskundig model opgesteld dat de biologische afbraak van MTBE en TBA door het M-consortium beschrijft en ook de groei voorspelt. De omzetting van MTBE naar TBA werd onafhankelijk van groei benaderd, terwijl aanmaak van biomassa afkomstig van de afbraak van TBA werd beschreven met de Monod vergelijking. De resultaten van de modellering gaven een goede correllatie tussen het model en de gemeten MTBE en TBA afbraak door- en groei van het consortium, ook voor onafhankelijke validatietesten onder identieke, gestandaardiseerde omstandigheden. Dit onderzoek toont aan dat het M-consortium meerdere bacteriën bevat die bijdragen tot de afbraak van MTBE of een of meerdere van de afbraakproducten van MTBE (TBA, HIBA en/of HCHO). We hebben ook aangetoond dat het M- consortium gebruikt kan worden voor bioremediatie van grondwater vervuild met MTBE met behulp van een geïnoculeerde bioreactor. De reactor bereikte hoge verwijderingssnelheden en een hoog verwijderings-percentage voor MTBE bij een relatief lage hydraulische verblijftijd, zonder dat TBA in het effluent gemeten werd. Daarom is bioremediatie van MTBE een goed alternatief voor de welliswaar goedkopere maar minder efficiëntie abiotische methodes die momenteel gebruikt worden voor behandeling van grondwater dat vervuild is met MTBE.Chang, D., E. Schroeder, K. Scow, B. Converse, J. Scarano, N. Watanabe, and K. Romstad (2000). Experience with laboratory and field-scale ex situ biodegradation of MTBE. In: Proceedings of the Environmental Protection Agency/American Petroleum Institute MTBE Biodegradation Workshop, Cincinnati, Feb. 1 − 3, 2000.EU (2009). Directive 2009/30/EC - amendment to Directive 98/70/EC on environmental quality standards for fuel (Fuel Quality Directive). Technical report, European Parliament and council. Moreels, D., L. Bastiaens, F. Ollevier, R. Merckx, L. Diels, and D. Springael (2004). Evaluation of the intrinsic methyl tert-butyl ether (MTBE) biodegradation potential of hydrocarbon contaminated subsurface soils in batch microcosm systems. FEMS Microbiology Ecology 49 (1), 121128.OConnell, J. E. and D. Weaver (2001). Fluidized bed bioreactor for MTBE and TBA in water. Biodegradation of MTBE in pilot-scale biofilter. In Sixth International In Situ and On-Site Bioremediation Symposium, San Diego, CA.Zein, M. M., M. T. Suidan, and A. D. Venosa (2006). Bioremediation of groundwater contaminated with gasoline hydrocarbons and oxygenates using a membrane-based reactor. Environmental Science and Technology 40 (6), 19972003.status: Publishe
Structure and pollutant-degrading activity of the microbial community in eutrophic river sediments impacted by discharging chlorinated aliphatic hydrocarbon-polluted groundwater
No full textChlorinated aliphatic hydrocarbons (CAHs), which are among the most prev alent groundwater contaminants in the industrialized world, have a large potential to discharge into rivers as contaminated baseflow. This cause s diffuse contamination of the surface water and imposes environmental r isks. However, the fate of the infiltrating groundwater pollutants is in fluenced by the sediment zone in eutrophic rivers where biodegradation o f CAHs may reduce the discharge. The strong reducing conditions that may prevail in such river sediments, the abundance of organic material and the presence of CAHs could provide an ideal environment for halorespirin g bacteria, which yield energy for growth from the reductive dechlorinat ion of CAHs. By transforming the CAHs into their nontoxic end products d uring passage of the groundwater, the river sediment would act as a natu ral biobarrier, protecting the surface water from CAH pollution. This study explored the potential of eutrophic river sediments to attenu ate the infiltration of CAH-polluted groundwater discharging into the ri ver Zenne near Brussels, Belgium. Active biotic reductive dechlorination of CAHs in the sediment was suggested by a high dechlorination activity in batch- and column biodegradation tests performed with sediment sampl es, and by the detection of dechlorination products in sediment pore wat er. Monitoring of CAH concentrations and stable isotope ratios of the CA Hs (d13C) and the water (d2H and d18O), allowed to identify different bi otic and abiotic CAH attenuation processes and to delineate their spatia l distribution in the riverbed. In a 45 by 15 m long stretch of the rive r Zenne, pore water samples were repeatedly collected at 25 locations an d three depths in the riverbed. Microbial reductive dechlorination of th e CAHs was observed at 30 to 40% of the investigated locations and there fore appeared the most widespread CAH attenuation process in the Zenne r iverbed, followed by dilution by surface water-mixing and unpolluted gro undwater discharge. The distribution of those processes proved to be spa tially and temporally heterogeneous. Analysis of pore water samples from stationary sampling devices, installed at three locations in the Zenne riverbed, revealed that the extent of biodegradation from 120 to 20 cm d epth in the riverbed, measured by the increase in d13C of the CAHs, rema ined rather constant over time. At those locations, the observed decreas e in the pore water CAH concentrations during vertical discharge of the CAH-polluted groundwater from 120 to 20 cm depth in the sediments, was c aused by a combination of biodegradation and dilution by infiltrating su rface water. The relative contribution of those two processes to the obs erved CAH attenuation varied both spatially and temporally in the Zenne riverbed. Since dilution by surface-water mixing, which is criticized as a natural attenuation process, occasionally contributed to the observed concentration decrease to a larger extent than biodegradation, this cou ld affect acceptance of the Zenne as a natural biobarrier. Bacteria from the genus Dehalococcoides, known for their CAH dechlorinat ion capacity, were detected in Zenne sediments from all investigated riv erbed locations and depths within the test area. Since these species wer e enriched in river sediment columns that actively degraded the CAHs, th ese bacteria were probably associated with the reductive dechlorination activity in the Zenne sediments. The detection of genes related to bvcA and vcrA, encoding the vinyl chloride reductive dehalogenase enzymes in Dehalococcoides, strengthened this hypothesis. Their detection implies t hat energy for growth is recovered from the degradation of the main grou ndwater pollutants discharging into the Zenne, i.e. cis-dichloroethene ( cis-DCE) and vinyl chloride (VC), to nontoxic ethene. By using DGGE-fing erprint analysis of relevant nucleic acid markers, it was shown that the Zenne river sediments were inhabited by a metabolically diverse bacteri al community. A large diversity of sulfate-reducing bacteria, Geobactera ceae and methanogens, which potentially compete with halorespiring bacte ria for electron resources, was identified. The high organic carbon leve l in the top of the riverbed, originating from organic matter deposition from the eutrophic surface water, resulted in a homogeneous microbial c ommunity structure that differed from the microbial community structure of the sediment underneath this layer. Continuous tests performed with Zenne sediments or aquifer collected wit hin the CAH plume adjacent to the river demonstrated that the Zenne sedi ments have a higher CAH reductive dechlorination potential than the poll uted aquifer. While reductive dechlorination of the CAHs to their non-to xic end products continuously occurred in all columns containing river s ediments, biodegradation of CAHs was never observed in the aquifer colum ns. Furthermore, results of the column tests indicated that CAH biodegra dation in the riverbed is affected by the groundwater residence time and the presence of co-contaminants. Whereas 21 µM VC, 3 µM cis-D CE and 0.37 µM 1,1-dichloroethane (1,1-DCA) were totally removed fr om the groundwater at a pore water velocity of 2.7 and 5.4 cm/day, those CAHs reached the top of the approximately 1 m long sediment layer in th e columns at a pore water velocity of 9.2 cm/day. Biodegradation of 1,1- DCA was inhibited by the presence of cis-DCE and VC and therefore only o ccurred at heights in the river sediment columns where cis-DCE and VC we re partially reduced. Although CAHs were never detected in the surface water, 26 to 28% of the investigated locations in the riverbed did not show CAH attenuation. Mo reover, CAHs were not completely removed from the discharging groundwate r at 20 cm depth in the riverbed in 67 to 70% of the remaining riverbed locations. Although attenuation processes in the top 20 cm of the riverb ed could further remove residual CAH, our data suggest that CAHs reached the surface water at certain locations in the studied riverbed section. Therefore, it was concluded that an increase in the extent of biodegrad ation in the riverbed is needed for acceptance of the Zenne biobarrier a s a viable remedial option for attenuation of discharging CAH-polluted g roundwater. Since the moderate extent of biodegradation of the CAHs in t he riverbed, despite the presence and activity of halorespiring bacteria and apparently ideal conditions for reductive dechlorination, was possi bly due to a low residence time of the CAHs in the Zenne sediments, an i ncrease in the groundwater residence time in the riverbed could improve the Zenne biobarrier efficiency.status: Publishe
Mécanismes d'activation et interactions fonctionnelles hétérologues des récepteurs aux chimiokines
No full textMécanismes d’activation et conséquences fonctionnelles de la dimérisation des récepteurs aux chimiokinesLes chimiokines sont de petites protéines qui régulent la migration des cellules immunitaires. Elles exercent leur action en se liant à des récepteurs appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) dont la fonction est intimement liée à la régulation des cellules immunitaires. Notre laboratoire étudie depuis plusieurs années les relations reliant la structure et la fonction des récepteurs aux chimiokines. Ces dernières années, un nouveau concept est venu révolutionner le mode de fonctionnement des RCPGs. En effet, des travaux ont montré que la plupart des RCPGs sont capables de former des dimères. Le but de cette thèse de doctorat est d’étudier de manière systématique la dimérisation des récepteurs aux chimiokines et d’analyser les conséquences fonctionnelles de la dimérisation. Dimérisation des récepteurs humains aux chimiokines et conséquences fonctionnellesEn utilisant une technique biophysique basée sur un transfert d’énergie de luminescence (BRET) nous avons montré au cours de ce travail de thèse que les récepteurs CCR1, CCR2, CCR5, CCR7 et CXCR4 sont capables de former des homodimères et des hétérodimères. De plus, une dimérisation entre ChemR23, dont le ligand naturel, la chémérine, est structurellement différent des chimiokines, et les récepteurs CCR7 et CXCR4, a également été identifiée. D’un point de vue fonctionnel, des expériences réalisées au laboratoire dans le cadre d’un autre travail de thèse ont identifié une forme de compétition croisée entre CCR2, CCR5 et CXCR4 où la liaison de ligands (agonistes ou antagonistes) spécifiques de l'un des deux récepteurs inhibe la liaison des ligands spécifiques de l’autre. Ces effets ont été démontrés sur des cellules recombinantes mais aussi sur des cellules immunes et dans un modèle in vivo. (El-Asmar, 2005; Springael, 2006; Sohy, 2007; Sohy, 2009). Au cours de ce travail, nous nous sommes dans un premier temps focalisés sur les hétéromères de ChemR23 avec CXCR4 et CCR7 et nous avons ensuite étudié plus en profondeur les hétéromères de CCR7. Concernant la dimérisation de ChemR23 avec les récepteurs aux chimiokines CCR7 et CXCR4, nous avons pu mettre en évidence une coopérativité négative de liaison entre les agonistes des récepteurs comme cela avait pu être démontré pour CCR2/CCR5/CXCR4. Par contre, nous n’avons observé aucun effet de compétition hétérologue ou d’inhibition fonctionnelle croisée de l’AMD3100 sur ChemR23 quand il est coexprimé avec CXCR4. De manière additionnelle, nous avons pu observer cette compétition croisée sur des cellules dendritiques murines immatures, démontrant l’existence des effets de l’hétérodimérisation lorsque les récepteurs sont exprimés à un niveau physiologique. Lors de l’étude approfondie des hétéromères de CCR7, nous avons montré que les conséquences fonctionnelles de l’hétérodimérisation de CCR7 sont différentes suivant le récepteur avec lequel il interagit. Pour l’hétérodimère CCR7/CCR2, nous avons identifié une forme de compétition croisée, où la liaison de ligands spécifiques de l'un des deux récepteurs inhibe la liaison des ligands spécifiques de l’autre, rejoignant les effets mis en évidence pour les hétéromères CCR2/CCR5/CXCR4. Ensuite, nous avons montré pour l’hétérodimère CCR7/CCR5 que les ligands de CCR7 sont capables d’inhiber la liaison des ligands spécifiques sur CCR5 mais que l’inverse n’est pas vrai. Enfin, pour l’hétérodimère CCR7/CXCR4, nous n’avons pas pu mettre en évidence d’inhibition croisée, que ce soit dans un sens ou dans l’autre. D’autre part, un effet inhibiteur de CCR7 a également été identifié pour les hétéromères CCR7/CCR5 et CCR7/CXCR4. Nous avons pu montrer que l’expression de CCR7 exerce un effet négatif sur la réponse fonctionnelle de certains récepteurs hétérologues comme CCR5 et CXCR4 mais pas CCR2 ou ChemR23.L’ensemble de ces données permet de mieux comprendre les interactions entre récepteurs et pourrait mener à l’identification de nouvelles cibles pour les programmes de recherche de molécules thérapeutiques, qui, jusqu’à présent, ciblaient presque exclusivement un seul et unique récepteur.Etude du mécanisme d’activation du récepteur CCR5 et étude de la relation entre activité constitutive et dimérisation.De nombreux travaux ont été menés ces dernières années afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à la base de l’activation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Il apparaît que les RCPGs peuvent se trouver dans plusieurs états conformationnels, dont certains sont favorisés par la présence d’agonistes ou d’antagonistes, ou encore d’anticorps reconnaissant des épitopes conformationnels. Certaines mutations peuvent également induire la stabilisation de certaines conformations, actives ou inactives. Pour les RCPGs appartenant à la famille de la rhodopsine, il en a résulté un modèle selon lequel les récepteurs sont maintenus dans une conformation inactive par un ensemble d’interactions ioniques impliquant l’arginine (R3.50) d’un motif DRY conservé, présent à l’extrémité cytosolique du troisième segment transmembranaire. Les interactions responsables de ce qu’on appelle le « DRY-lock » feraient intervenir notamment l’aspartate (D3.49) adjacent de l’arginine et un aspartate ou glutamate (D/E6.30) localisé au sein de l’hélice 6. Selon ce modèle, la liaison d’un agoniste, ainsi que certaines mutations, favoriseraient la rupture de ces interactions ioniques, et une conformation permettant aux récepteurs de se coupler plus efficacement aux protéines G. Des résultats du laboratoire indiquent cependant que ce modèle ne serait pas transposable complètement au récepteur CCR5. CCR5 possède intrinsèquement une activité constitutive en absence d'agoniste. Cette activité peut être mise en évidence par l'action d'un des antagonistes de CCR5, le TAK-779, qui s'est révélé posséder une activité de type agoniste inverse. D'autre part, CCR5 possède au sein de l'hélice 6 une arginine en position 6.30 et non pas un glutamate ou un aspartate. Une arginine à cette position ne peut donc contribuer au maintien d’une conformation inactive par interaction avec R3.50 .Dans le but de tester le modèle de « DRY-lock » sur CCR5 et de mieux comprendre les interactions moléculaires impliquées dans l’activation du récepteur, plusieurs récepteurs mutants ont été construits au laboratoire. Tout d’abord, l’arginine 3.50 du motif DRY a été mutée en Asn (R3.50N) afin de rompre les interactions ioniques de ce résidu. L’aspartate 3.49 a été muté en Asn (D3.49N) ou en Val (D3.49V), afin de neutraliser une des interactions du « DRY-lock » (Lagane, 2005). L’arginine 6.30 a été mutée d’une part en Asp (R6.30D) ou en Glu (R6.30E), afin de rétablir une possibilité d’interaction avec R3.50, d’autre part en Ala (R6.30A) et en Gln (R6.30Q) afin de mieux cerner le rôle de la charge de l’arginine. Afin de tester l’hypothèse d’interaction entre le résidu 6.30 et le résidu 2.40, l’aspartate 2 .40 a été mutée en Ala (D2.40A) ou en Arg (D2.40R) et des récepteurs présentant les deux mutations ont également construits (D2.40A/R6.30A et D2.40R/R6.30D). L’ensemble des résultats obtenus par l’analyse de ces mutants a permis de montrer que la nature des interactions entre l’extrémité cytosolique des hélices 3 et 6 influence l’activité du récepteur CCR5 (Springael, 2007). Une interaction forte conduit à une forme de récepteur inactif alors qu’une interaction faible s’accompagne d’une augmentation d’activité constitutive. Cette propriété de CCR5 serait donc partagée avec d’autres récepteurs appartenant à la famille de la rhodopsine. Cependant les interactions inter-hélice stabilisant ces conformations seraient différentes pour CCR5. D’autre part, l’étude de la position 2.40 laisse supposer l'importance du résidu aspartate 2.40 dans le maintien d'une conformation permettant l'activité constitutive du récepteur. Nous avons également testé s’il existait une corrélation entre activité constitutive et capacité du récepteur CCR5 à former des dimères, mais les résultats ne nous ont pas permis de mettre en évidence une quelconque relation entre activité et dimérisation. Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiquesinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe
- …
