DSpace Repository

Biodegradation of Organophosphorus Compounds Predicted by Enzymatic Process Using Molecular Modelling and Observed in Soil Samples Through Analytical Techniques and Microbiological Analysis: A Comparison

Show simple item record

dc.rights.license CC BY eng
dc.contributor.author Cardozo, Monique cze
dc.contributor.author de Almeida, Joyce S. F. D cze
dc.contributor.author Cavalcante, Samir cze
dc.contributor.author Salgado, Jacqueline R. S cze
dc.contributor.author Goncalves, Arlan S cze
dc.contributor.author Costa Franca, Tanos Celmar cze
dc.contributor.author Kuča, Kamil cze
dc.contributor.author Bizzo, Humberto R cze
dc.date.accessioned 2026-07-21T06:00:40Z
dc.date.available 2026-07-21T06:00:40Z
dc.date.issued 2020 eng
dc.identifier.issn 1420-3049 eng
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.12603/2664
dc.description.abstract Organophosphorus compounds (OP) are chemicals widely used as pesticides in different applications such as agriculture and public health (vector control), and some of the highly toxic forms have been used as chemical weapons. After application of OPs in an environment, they persist for a period, suffering a degradation process where the biotic factors are considered the most relevant forms. However, to date, the biodegradation of OP compounds is not well understood. There are a plenty of structure-based biodegradation estimation methods, but none of them consider enzymatic interaction in predicting and better comprehending the differences in the fate of OPs in the environment. It is well known that enzymatic processes are the most relevant processes in biodegradation, and that hydrolysis is the main pathway in the natural elimination of OPs in soil samples. Due to this, we carried out theoretical studies in order to investigate the interactions of these OPs with a chosen enzyme-the phosphotriesterase. This one is characteristic of some soils' microorganisms, and has been identified as a key player in many biodegradation processes, thanks to its capability for fast hydrolyzing of different OPs. In parallel, we conducted an experiment using native soil in two conditions, sterilized and not sterilized, spiked with specific amounts of two OPs with similar structure-paraoxon-ethyl (PXN) and O-(4-nitrophenyl) O-ethyl methylphosphonate (NEMP). The amount of OP present in the samples and the appearance of characteristic hydrolysis products were periodically monitored for 40 days using analytical techniques. Moreover, the number of microorganisms present was obtained with plate cell count. Our theoretical results were similar to what was achieved in experimental analysis. Parameters calculated by enzymatic hydrolysis were better for PXN than for NEMP. In soil, PXN suffered a faster hydrolysis than NEMP, and the cell count for PXN was higher than for NEMP, highlighting the higher microbiological toxicity of the latter. All these results pointed out that theoretical study can offer a better comprehension of the possible mechanisms involved in real biodegradation processes, showing potential in exploring how biodegradation of OPs relates with enzymatic interactions. eng
dc.format p. "Article Number: 58" eng
dc.language.iso eng eng
dc.publisher MDPI eng
dc.relation.ispartof MOLECULES, volume 25, issue: 1 eng
dc.subject bioremediation eng
dc.subject phosphotriesterase eng
dc.subject organophosphorus compounds eng
dc.subject molecular modeling eng
dc.subject bioremediace cze
dc.subject fosfotriesteráza cze
dc.subject organofosforové sloučeniny cze
dc.subject molekulární modelování cze
dc.title Biodegradation of Organophosphorus Compounds Predicted by Enzymatic Process Using Molecular Modelling and Observed in Soil Samples Through Analytical Techniques and Microbiological Analysis: A Comparison eng
dc.title.alternative Biodegradace organofosforových sloučenin predikovaných enzymatickým procesem pomocí molekulárního modelování a pozorovaných ve vzorcích půdy pomocí analytických technik a mikrobiologické analýzy: Srovnání cze
dc.type article eng
dc.identifier.obd 43876296 eng
dc.identifier.wos 000513770000058 eng
dc.identifier.doi 10.3390/molecules25010058 eng
dc.description.abstract-translated Organofosforové sloučeniny (OP) jsou chemikálie široce používané jako pesticidy v různých aplikacích, jako je zemědělství a veřejné zdraví (kontrola vektorů), a některé z vysoce toxických forem byly použity jako chemické zbraně. Po aplikaci OP v prostředí přetrvávají po určitou dobu a trpí degradačním procesem, kde jsou biotické faktory považovány za nejdůležitější formy. Biodegradace OP sloučenin však dosud není dobře známa. Existuje mnoho metod odhadu biologické degradace založených na struktuře, ale žádná z nich nebere v úvahu enzymatickou interakci při předpovídání a lepším pochopení rozdílů v osudu OP v životním prostředí. Je dobře známo, že enzymatické procesy jsou nejdůležitějšími procesy v biodegradaci a že hydrolýza je hlavní cestou přirozené eliminace OP ve vzorcích půdy. Z tohoto důvodu jsme provedli teoretické studie, abychom prozkoumali interakce těchto OP s vybraným enzymem - fosfotriesterázou. Tento je charakteristický pro mikroorganismy některých půd a díky své schopnosti rychle hydrolyzovat různé OP byl identifikován jako klíčový hráč v mnoha procesech biodegradace. Paralelně jsme provedli experiment za použití nativní půdy ve dvou podmínkách, sterilizované a nesterilizované, obohacené o specifická množství dvou OP s podobnou strukturou - paraoxon-ethyl (PXN) a O- (4-nitrofenyl) O-ethylmethylfosfonát (NEMP) ). Množství OP přítomné ve vzorcích a výskyt charakteristických produktů hydrolýzy byly pravidelně sledovány po dobu 40 dnů pomocí analytických technik. Kromě toho byl počet mikroorganismů získán s počtem buněk na desce. Naše teoretické výsledky byly podobné těm, kterých bylo dosaženo v experimentální analýze. Parametry vypočtené enzymatickou hydrolýzou byly lepší pro PXN než pro NEMP. V půdě trpěl PXN rychlejší hydrolýzou než NEMP a počet buněk pro PXN byl vyšší než pro NEMP, což zvýraznilo vyšší mikrobiologickou toxicitu pro NXM. Všechny tyto výsledky poukazovaly na to, že teoretická studie může nabídnout lepší pochopení možných mechanismů zapojených do skutečných procesů biologické degradace, což ukazuje potenciál při zkoumání toho, jak biodegradace OP souvisí s enzymatickými interakcemi. cze
dc.publicationstatus postprint eng
dc.peerreviewed yes eng
dc.source.url https://www.mdpi.com/1420-3049/25/1/58/htm cze
dc.relation.publisherversion https://www.mdpi.com/1420-3049/25/1/58/htm eng
dc.rights.access Open Access eng


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace


Browse

My Account