カフェインの微生物代謝とバイオレメディエーションにおける潜在的な応用

コーヒー、紅茶、エネルギードリンクなどのカフェインが豊富な製品の世界的な消費量が増えているため、都市部や処理廃棄物の増加も、廃棄オプションが限られている残留カフェインでいっぱいです。この廃棄物カフェインは、周囲の環境に浸出することがわかっています。そこでは、微生物、昆虫、小動物、および生態系全体に脅威をもたらします。この環境汚染物質を活用することに関心が高まっているため、N-デメチル化および/またはC-8酸化によりカフェインを代謝できる79の細菌株、8酵母株、および32の真菌株が発見されました。in vivoでのカフェイン分解酵素の最近観察された乱交は、再生可能資源から多種多様なカフェイン誘導体を生成できる細菌株を工学する可能性を開きました。これらの操作された株は、細胞固定などの新しい技術の理解の高まりによって補足されたバイオレメディエーションの取り組みを通じて、浸出カフェインが豊富な廃棄物の環境への悪影響を減らすために使用できます。ここでは、既知のカフェイン分解微生物株をすべて編集し、それらの代謝と関連する酵素学について議論し、バイオレメディエーションにおける潜在的な応用を調査します。

With increasing global consumption of caffeine-rich products, such as coffee, tea, and energy drinks, there is also an increase in urban and processing waste full of residual caffeine with limited disposal options. This waste caffeine has been found to leach into the surrounding environment where it poses a threat to microorganisms, insects, small animals, and entire ecosystems. Growing interest in harnessing this environmental contaminant has led to the discovery of 79 bacterial strains, 8 yeast strains, and 32 fungal strains capable of metabolizing caffeine by N-demethylation and/or C-8 oxidation. Recently observed promiscuity of caffeine-degrading enzymes in vivo has opened up the possibility of engineering bacterial strains capable of producing a wide variety of caffeine derivatives from a renewable resource. These engineered strains can be used to reduce the negative environmental impact of leached caffeine-rich waste through bioremediation efforts supplemented by our increasing understanding of new techniques such as cell immobilization. Here, we compile all of the known caffeine-degrading microbial strains, discuss their metabolism and related enzymology, and investigate their potential application in bioremediation.