지방족 및 방향족 탄화수소가 클로로에텐의 공산화를 위한 보조 기질 역할을 할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다(Ensley, 1991; Arp, 1995).
다수의 생체이물 화합물에 대해 기술된 바와 같이, 클로로에텐의 공동대사는 초기 산소화를 위한 환원 등가물을 필요로 한다. 또한 에폭사이드와 같은 반응성이 높은 대사산물에 의한 초기 산소화 효소의 불활성화는 막대한 에너지 손실을 나타냅니다. 자살 불활성화의 문제는 클로로에텐의 구조적 유사체인 보조 기질의 사용으로 피할 수 있습니다.
이소프렌 또는 특히 에텐을 에너지 기질로 사용하는 최근 관찰(Koziollek et al., 1999)은 에폭사이드를 보유함으로써 박테리아를 선택할 수 있음을 나타냅니다. 해독 효소는 자살 불활성화에 크게 저항합니다(그림 6). 상응하게, 이 박테리아는 다소 높은 변환 수율(Ty= 0.51 cis-dichloroethene/mol ethene과 보조 기질인 메탄의 경우 Ty=0.005–0.2)으로 구별되어 클로로에텐의 cooxidation 공정이 매우 경제적이 됩니다. 도시된 바와 같이 기질과 공동기질 사이의 구조적 유사성이 특히 대사 효율을 향상시킬 수 있음을 분명히 한다.
따라서 기판은 인덕터와 등가물 및 에너지를 줄이는 소스로 기능합니다. 지금까지 천연물 에텐은 이전 연구에서 사용된 톨루엔, 페놀, 메탄 및 심지어 이소프렌보다 더 나은 기질입니다(Ewers et al., 1990; Arp, 1995). 기질로서의 Ethene은 cooxidation 공정의 장기적인 안정성을 보장합니다. 에텐과 시스-디클로로에텐 또는 염화비닐 에텐 사이의 구조적 유사성으로 인해 에텐 분해제는 클로로에텐을 공동 산화할 뿐만 아니라 초기 산화 생성물인 에틸렌 옥사이드와 클로로에텐 옥사이드를 각각 해독합니다(Koziollek et al., 1999). 모노-, 디- 및 트리클로로에텐의 분해는 PCE에도 확장될 수 있지만 옥시게나제의 공격을 받지 않습니다.
위에서 언급한 바와 같이 높은 산화환원 전위로 인해 환원적 탈할로겐화는 높은 엑서그닉이며 2단계 환원/산화 공정의 일부로 사용될 수 있습니다(그림 1a). 따라서 D. multiorans는 유일한 에너지원으로 H2 또는 포름산염 및 PCE와 함께 성장하는 것으로 나타났습니다(그림 5). 이 유기체에 의한 PCE 및 TCE의 탈염소화는 cis-dichloroethene(DCE)을 생성하며, 후속 cooxidative 단계에서 완전히 광물화될 수 있습니다.
합성세균군집에 의한 분해 일반적으로 자연 서식지에서 유기물의 생분해는 복잡한 미생물 군집에 의해 수행됩니다. 이러한 혼합 배양 내에서 단일 미생물은 대사 산물과 성장 인자의 종간 이동을 통해 상호 작용할 수 있습니다. 위에서 언급한 자연 공동체에서 단일 종의 코메타볼릭 잠재력은 보완적일 수 있으므로 생체이물 화합물의 광범위한 분해 또는 광물화가 발생할 수 있습니다. 따라서 기존의 농축 기술에 의해 종종 혼합 커뮤니티가 선택되었습니다.
많은 경우에 xenobiotics 분해 컨소시엄 내의 복잡한 상호 작용이 인식되었습니다. 분명히, 단일 종은 특정 제노바이오틱스 화합물을 변형시킬 수 없었지만, 공동체의 다른 구성원에 의해 공동대사로 생성된 대사산물이 활용되었습니다. Cometabolizers를 커뮤니티의 안정적인 구성원으로 유지하려면 교차 공급을 통해 활용자로부터 영양분을 공급해야 합니다. 제노바이오틱스 화합물을 분해하는 몇몇 신영양 배양이 문헌에 기술되어 있다(Gottschalk and Knackmuss, 1993). 예를 들어 두 종 배양의 합성 성장이 나프탈렌-2-술폰산 분해에 대해 확인되었습니다.
스핑고모나스 종 BN6은 원래 6-아미노나프탈렌-2-설포네이트 분해 균주로 분리되었으며 광범위한 스펙트럼의 하이드록시- 및 아미노나프탈렌-설포네이트에 대해 상당히 다기능임이 입증되었습니다(No¨rtemann et al., 1994).
나프탈렌 술포네이트의 이화 작용 순서가 더 자세히 분석되었습니다. 나프탈렌2-설포네이트의 산화가 데드 엔드 대사산물로서 등몰량의 살리실레이트를 발생시키도록 불완전한 것으로 판명되었습니다(No¨rtemann et al., 1986). 6-아미노나프탈렌-2-설포네이트의 분해(그림 8)는 1당량의 피루브산을 생성하지만 제노바이오틱 화합물의 완전한 분해는 균주 BN9와 같은 5-아미노살리실레이트(5AS) 분해 유기체의 존재에서만 가능합니다. 5AS의 종간 이동은 두 종의 배양이 유동층 반응기에서 고정되고 지속적으로 성장하는 경우 촉진됩니다.
이 경우 가까운 세포 접촉은 잘못된 라우팅 및 5AS의 자동산화를 방지합니다(그림 8의 배양 상단 부분 참조). 위에서 언급한 바와 같이 술폰화된 아조 염료의 환원 분해는 호기성으로 분해될 수 있는 방향족 아민 술포네이트를 생성했습니다. 한 가지 예는 2단계 혐기성/호기성 처리 공정에 의해 완전히 분해되는 아조 염료 Mordant Yellow 3입니다(Haug et al., 1991). 혐기성 아조 결합 분해 생성물, 6-아미노나프탈렌-2-술포네이트 및 5AS는 균주 BN6 및 5AS를 활용하는 상보적 박테리아 균주 BN9를 포함하는 두 종 배양의 호기성 성장을 위한 유일한 기질로 사용됩니다.
생체이물 화합물의 화학 구조의 복잡성이 증가함에 따라 복잡한 혼합 배양이 탄소 골격의 완전한 분해에 관여할 수 있음이 분명합니다. 따라서 특정 다환식 방향족 화합물의 완전한 분해를 위해 다종 배양이 종종 필요한 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 제노바이오틱 화합물의 공동 대사에 관여하는 세포에 독성이 있는 막다른 대사 산물의 축적을 통해 성장이 억제되기 때문에 단일 유기체를 분리하기 어려울 수 있습니다.