Natural Sources and Microbial Transformation of Marine Halogenated Pollutants

项目摘要/摘要： -- 天然的多溴和有机化合物，如羟基和多溴的二苯醚(OH-) BDES(BDES)和多溴联苯并吡咯(PBPs)最近已成为人类健康和担忧的主要化学品。 这些天然产物是人为的、卤化的和持久性的有机污染物(POPs)的亲属。 广泛分布在世界各地的海洋食品和食品网络平台上，人们积累了许多海鲜和食物的来源，供人们食用。 人类。我们和其他人已经证明了BDEs中的羟基，如6-OH-BDE-47(甲状腺激素)。 受体)和多溴联苯多酚，如四溴吡咯(Ryanodine受体)，是一种很强的毒素，因此可能会对人体构成威胁。 潜在的风险对人类来说是危险的。然而，许多根本的问题仍然是关于生物来源对人类的影响程度。 这些是天然的有机溴分子，这些化学物质是如何进入地球，并通过我们的海洋生物食品移动的。 WEB，全球气候变化是否会对人类的生产力和粮食积累产生影响，以及人类是否会受到影响。 受到天然卤化持久性有机污染物影响的人比他们的天然卤化有机污染物同龄人受到的影响更大或更少。 摩尔实验室和艾伦实验室的发现严格建立在基因工程和生物化学基础上。 天然羟基-BDE分子的微生物生物合成技术存在于海洋细菌的不同谱系中。 然而，这些多溴持久性有机污染物在全球范围内的分布和在海洋生物群中的无处不在的问题不可能完全得到解决。 据到目前为止已发现的生物来源的解释，这表明还有更多的生物来源存在，而且正在积极开发。 在全球海洋和食品安全网络上，为OHBDE和EMEO-BDE的积累做出了贡献。这一信息收集对我们来说是至关重要的。 更准确地识别营养物质的联系和相互转化，这将导致自然的多溴二苯醚的积累。 在海洋鱼类的研究和研究中，人类的饮食习惯暴露于风险之中。在这项研究项目中，研究了新的人类遗传基因和生物化学。 关于多溴二苯醚分子的生物合成和生物转化技术的证据还不能为海洋生物研究奠定基础。 大型藻类是一种非常显眼的生物，但它是海洋栖息地中的多溴二苯醚分子的来源之一，正在使用。 转录组分析与生化和酶的鉴定相结合。另有更多的微生物来源需要研究。 多溴联苯醚的合成/转化研究将以世界上最全面的鱼类和海洋环境分析技术为特色-- 哺乳动物正在使用一种集成的基因组学方法和代谢组学方法来研究与微生物相关的微生物群。 用多溴二苯醚的分子或生物合成的底物对反应器中的微生物组浓缩进行了修改。 这项拟议的工作计划将由摩尔实验室(生物化学)中心和艾伦实验室联合进行。 (基因组学)他在SIO工作，他在这些领域的合作和联合指导工作方面拥有经过验证的良好记录。

Project Summary/Abstract    Natural  polybrominated  organic  compounds  such  as  hydroxylated  polybrominated  diphenyl  ethers  (OH-­ BDEs) and polybrominated pyrroles (PBPs) have recently emerged as chemicals of human health concern.  These  natural  product  relatives  of  anthropogenic  halogenated  persistent  organic  pollutants  (POPs)  are  widely  distributed  throughout  the  marine  food  web  and  accumulate  in  seafood  sources  consumed  by  humans.  We  and  others  have  demonstrated  that  OH-­BDEs  such  as  6-­OH-­BDE-­47  (thyroid  hormone  receptor)  and  PBPs  such  as  tetrabromopyrrole  (ryanodine  receptor)  are  potent  toxins  and  thus  pose  a  potential  risk  to  humans.  Many  fundamental  questions  however  remain  about  the  extent  of  sources  for  these  natural  organobromine  molecules,  how  these  chemicals  enter  and  move  through  the  marine  food  web, whether changes in the climate will impact their production and accumulation, and whether humans  are more or less impacted by natural halogenated POPs versus their anthopogentic counterparts. Recent  discoveries by the Moore and Allen laboratories have rigorously established the genetic and biochemical  basis  for  the  microbial  synthesis  of  natural  OH-­BDE  molecules  in  diverse  lineages  of  marine  bacteria.  However, the global distribution and ubiquity of these polybrominated POPs in marine biota cannot be fully  explained by the sources discovered thus far, suggesting additional biogenic sources exist and are actively  contributing to OH-­BDE and MeO-­BDE accumulation in the marine food web. This information is critical to  more accurately identify trophic connections and interconversions that lead to natural PBDE accumulation  in marine fish and ultimately, human dietary exposure risks. In this project, new genetic and biochemical  evidence  for  the  biosynthesis  and  biotransformation  of  PBDE  molecules  will  be  established  for  marine  macroalgae,  a  conspicuous  but  uncharacterized  source  of  PBDE  molecules  in  marine  habitats,  using  transcriptome analysis coupled with biochemical enzyme characterization. Additional microbial sources for  PBDE  synthesis/transformation  will  be  characterized  by  the  comprehensive  analysis  of  fish  and  marine-­ mammal associated microbiomes using integrated genomic and metabolomic approaches combined with  experimental microbiome enrichment reactors amended with PBDE molecules or biosynthetic substrates.  The  proposed  work  will  be  undertaken  jointly  by  the  laboratories  of  Moore  (biochemistry)  and  Allen  (genomics) at SIO who have a proven track record of collaboration and joint mentorship in these areas.