カルボフランの毒性と汚染された環境での微生物分解

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Chemosphere.2020 Jun;259:127419. S0045-6535(20)31613-1. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127419.Epub 2020-06-18.

カルボフランの毒性と汚染された環境での微生物分解

Carbofuran toxicity and its microbial degradation in contaminated environments.

Sandhya Mishra
Wenping Zhang
Ziqiu Lin
Shimei Pang
Yaohua Huang
Pankaj Bhatt
Shaohua Chen

PMID: 32593003 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127419.

抄録

カルボフランは、殺虫剤、殺線虫剤、殺ダニ剤、殺虫剤として農業、家庭用、工業用に広く使用されている、最も毒性の高い広汎性、全身性のN-メチルカルバミン酸塩系殺虫剤の一つです。アセチルコリンエステラーゼ活性とブチリルコリンエステラーゼ活性を阻害する抗コリンエステラーゼ活性により、哺乳類、鳥類、魚類、野生生物に対して極めて致死的である。ヒトでは、カルボフランは内分泌かく乱作用、生殖障害、細胞毒性、遺伝毒性の異常と関連している。したがって、カルボフランで汚染された環境の浄化は最も重要な関心事であり、適切かつ高度で効果的な浄化技術が急務となっています。微生物技術（バクテリア、フーガ、藻類）は、カーボフランの除去のための非常に強力で、実用的で、環境に優しいアプローチである。微生物酵素とその異化遺伝子は、バイオレメディエーション戦略のための例外的な可能性を示しています。カルボフラン分解の具体的なメカニズムやカルボフランヒドロラーゼ酵素や遺伝子の関与を理解するためには、信頼性の高い情報を提供し、代謝経路を展開するために、非常に効率的なゲノムアプローチが必要である。本総説では、カルボフランの毒性とその環境への毒性学的影響、微生物株を用いたカルボフラン分解機構の詳細な理解、代謝経路、分解に関与する分子機構、遺伝的基盤について簡単に述べている。

Carbofuran is one of the most toxic broad-spectrum and systemic N-methyl carbamate pesticide, which is extensively applied as insecticide, nematicide and acaricide for agricultural, domestic and industrial purposes. It is extremely lethal to mammals, birds, fish and wildlife due to its anticholinesterase activity, which inhibits acetyl-cholinesterase and butyrylcholinesterse activity. In humans, carbofuran is associated with endocrine disrupting activity, reproductive disorders, cytotoxic and genotoxic abnormalities. Therefore, cleanup of carbofuran-contaminated environments is of utmost concern and urgently needs an adequate, advanced and effective remedial technology. Microbial technology (bacterial, fugal and algal species) is a very potent, pragmatic and ecofriendly approach for the removal of carbofuran. Microbial enzymes and their catabolic genes exhibit an exceptional potential for bioremediation strategies. To understand the specific mechanism of carbofuran degradation and involvement of carbofuran hydrolase enzymes and genes, highly efficient genomic approaches are required to provide reliable information and unfold metabolic pathways. This review briefly discusses the carbofuran toxicity and its toxicological impact into the environment, in-depth understanding of carbofuran degradation mechanism with microbial strains, metabolic pathways, molecular mechanisms and genetic basis involved in degradation.