스크리닝에서 시퀀싱까지: Stutzerimonas stutzeri EX72 변종에 의한 단일 에틸렌 글리콜(MEG) 생분해 조사로 석유 및 가스 산업의 생산된 물 처리 최적화

단일 에틸렌 글리콜(MEG)은 생산된 물 공정에서 수화 억제제로 널리 사용되지만, COD(화학적 산소 수요)를 증가시켜 처리 과정을 복잡하게 하고 수신 수체에 잠재적인 환경 위험을 초래합니다. 이 연구는 체계적인 스크리닝을 통해 효율적인 MEG 분해 박테리아를 분리 및 식별하고, 최상위 변종의 전장 게놈 시퀀싱(WGS)을 통해 그 생분해 잠재력 및 유전적 기초를 밝히는 것을 목표로 했습니다. 9개 속에 해당하는 14종의 박테리아 변종 중 Stutzerimonas stutzeri EX72가 가장 높은 분해 성능을 보이며 10일 이내에 62.28%의 COD 감소를 달성했습니다. 상세한 동역학 실험에서는 14일 이내에 배지에서 MEG가 거의 완전히 제거된 것을 확인하였고, 이는 가스 크로마토그래피-화염 이온화 검출(GC-FID)에 의해 확인되었습니다. 통합된 COD, 총 유기 탄소(TOC), 용해된 유기 탄소(DOC), 및 바이오매스 측정은 MEG의 상당한 미네랄화를 나타내었으며, 소비된 MEG-C 1g당 0.167-0.188g 바이오매스의 분명한 바이오매스 수율을 보여, 효율적인 탄소 분배가 바이오매스 형성과 호흡 모두에 이루어짐을 나타내었습니다. WGS 결과 EX72는 MEG를 글리콜레이트로 초기 산화하는데 책임이 있는 피롤로퀴놀린 퀴논(PQQ)-의존성 알코올 탈수소효소(ADH)와 알데히드 탈수소효소(ALDH)를 암호화하고, 그 이후 글리세레이트 경로를 통해 동화작용을 합니다. 계통 발생 및 시전성 분석 결과 이러한 효소가 환경적인 Stutzerimonas/Pseudomonas 계통과 함께 군집을 이루며 보존된 유전적 조직을 가지며, MEG 산화에서 보존된 촉매 역할을 지지합니다. 이는 기계적으로 유사하지만 진화적으로는 독특한 잘 특징화된 글리콜 분해 시스템과 유사합니다. 특히 두 개의 ADH(SS.57032 및 SS.63794)는 각각 Pseudomonas putida KT2440의 pedH 유전자와 Pseudomonas aeruginosa의 ExaA 유전자가 암호화하는 것과 80.58% 및 84.91%의 서열 일치를 보였습니다. 전반적으로, 이 연구는 생산된 물 시스템에서 미생물 MEG 생분해에 대한 이해를 향상시키고 S. stutzeri EX72를 생물학적 MEG 제거의 강력한 후보로 설정하며, 경로 조절 및 대사 운명에 대한 향후 연구의 기초를 제공합니다.