Ecotoxicology and Environmental Safety (Jan 2024)
Genome sequencing of Porostereum spadiceum to study the degradation of levofloxacin
- Amal Ben Ayed,
- Imen Akrout,
- Karima Staita,
- Quentin Albert,
- Stéphane Greff,
- Charlotte Simmler,
- Steven Ahrendt,
- Kurt LaButti,
- Anna Lipzen,
- Guifen He,
- Emily Savage,
- Jean Armengaud,
- Mélodie Kielbasa,
- David Navarro,
- Elodie Drula,
- Annick Turbé-Doan,
- Emmanuel Bertrand,
- Anne Lomascolo,
- Delphine Chaduli,
- Craig B. Faulds,
- Mohamed Chamkha,
- Amina Maalej,
- Kerrie Barry,
- Igor V. Grigoriev,
- Francis Martin,
- Héla Zouari-Mechichi,
- Giuliano Sciara,
- Tahar Mechichi,
- Eric Record
Affiliations
- Amal Ben Ayed
- Université de Sfax, Ecole Nationale d′Ingénieurs de Sfax, Laboratoire de Biochimie et de Génie enzymatique des lipases, 3038 Sfax, Tunisia; Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France; Corresponding author at: Université de Sfax, Ecole Nationale d′Ingénieurs de Sfax, Laboratoire de Biochimie et de Génie Enzymatique des Lipases, 3038 Sfax, Tunisia.
- Imen Akrout
- Université de Sfax, Ecole Nationale d′Ingénieurs de Sfax, Laboratoire de Biochimie et de Génie enzymatique des lipases, 3038 Sfax, Tunisia; Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Karima Staita
- Université de Sfax, Ecole Nationale d′Ingénieurs de Sfax, Laboratoire de Biochimie et de Génie enzymatique des lipases, 3038 Sfax, Tunisia; Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Quentin Albert
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France; Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, CIRM-CF, 13288 Marseille, France
- Stéphane Greff
- Aix-Marseille Université, CNRS, IRD, Avignon Université, IMBE, UMR 7263, Station Marine d′Endoume, Rue de la Batterie des Lions, 13007 Marseille, France
- Charlotte Simmler
- Aix-Marseille Université, CNRS, IRD, Avignon Université, IMBE, UMR 7263, Station Marine d′Endoume, Rue de la Batterie des Lions, 13007 Marseille, France
- Steven Ahrendt
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
- Kurt LaButti
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
- Anna Lipzen
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
- Guifen He
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
- Emily Savage
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
- Jean Armengaud
- Université Paris-Saclay, Département Médicaments et Technologies pour la Santé, CEA, INRAE, SPI, 30200 Bagnols-sur-Cèze, France
- Mélodie Kielbasa
- Université Paris-Saclay, Département Médicaments et Technologies pour la Santé, CEA, INRAE, SPI, 30200 Bagnols-sur-Cèze, France
- David Navarro
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France; Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, CIRM-CF, 13288 Marseille, France
- Elodie Drula
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France; Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques, Centre National de la Recherche Scientifique, Aix-Marseille Université, 13288 Marseille, France; USC AFMB, Institut National de Recherche Agronomique, 13288 Marseille, France
- Annick Turbé-Doan
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Emmanuel Bertrand
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Anne Lomascolo
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Delphine Chaduli
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France; Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, CIRM-CF, 13288 Marseille, France
- Craig B. Faulds
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Mohamed Chamkha
- Université de Sfax, Centre de Biotechnologie de Sfax, Laboratoire des Bioprocédés Environnementaux, 3063 Sfax, Tunisia
- Amina Maalej
- Université de Sfax, Centre de Biotechnologie de Sfax, Laboratoire des Bioprocédés Environnementaux, 3063 Sfax, Tunisia
- Kerrie Barry
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
- Igor V. Grigoriev
- US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA; Environmental Genomics and Systems Biology, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA; Department of Plant and Microbial Biology, University of California–Berkeley, Berkeley, CA 94720, USA
- Francis Martin
- Université de Lorraine, INRAE, UMR1136, Interactions Arbres/Microorganismes, 54280 Champenoux, France
- Héla Zouari-Mechichi
- Université de Sfax, Ecole Nationale d′Ingénieurs de Sfax, Laboratoire de Biochimie et de Génie enzymatique des lipases, 3038 Sfax, Tunisia
- Giuliano Sciara
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France
- Tahar Mechichi
- Université de Sfax, Ecole Nationale d′Ingénieurs de Sfax, Laboratoire de Biochimie et de Génie enzymatique des lipases, 3038 Sfax, Tunisia
- Eric Record
- Aix-Marseille Université, INRAE, UMR1163, Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, 13288 Marseille, France; Corresponding author.
- Journal volume & issue
-
Vol. 270
p. 115808
Abstract
Despite various plans to rationalize antibiotic use, antibiotic resistance in environmental bacteria is increasing due to the accumulation of antibiotic residues in the environment. This study aimed to test the ability of basidiomycete fungal strains to biotransform the antibiotic levofloxacin, a widely-used third-generation broad-spectrum fluoroquinolone, and to propose enzyme targets potentially involved in this biotransformation. The biotransformation process was performed using fungal strains. Levofloxacin biotransformation reached 100% after 9 days of culture with Porostereum spadiceum BS34. Using genomics and proteomics analyses coupled with activity tests, we showed that P. spadiceum produces several heme-peroxidases together with H2O2-producing enzymes that could be involved in the antibiotic biotransformation process. Using UV and high-resolution mass spectrometry, we were able to detect five levofloxacin degradation products. Their putative identity based on their MS2 fragmentation patterns led to the conclusion that the piperazine moiety was the main target of oxidative modification of levofloxacin by P. spadiceum, leading to a decrease in antibiotic activity.
