La cis-trans isomerasi degli acidi grassi insaturi in Pseudomonas e Vibrio: biochimica, biologia molecolare e funzione fisiologica di un meccanismo unico di adattamento allo stress

Abstract

L’isomerizzazione di cis in acidi grassi insaturi trans è un meccanismo che consente ai batteri Gram-negativi appartenenti ai generi Pseudomonas e Vibrio di adattarsi a diverse forme di stress ambientale. L’entità dell’isomerizzazione è apparentemente correlata con gli effetti di fluidità causati, cioè da un aumento della temperatura o dall’accumulo di composti organici tossici per la membrana. Gli acidi grassi trans sono generati dall’isomerizzazione diretta della rispettiva configurazione cis del doppio legame senza uno spostamento della sua posizione. La conversione degli acidi grassi insaturi cis in trans è apparentemente strumentale nell’adattamento della fluidità della membrana al cambiamento dei parametri chimici o fisici dell’ambiente cellulare. Tale meccanismo adattativo sembra essere un modo alternativo per regolare la fluidità della membrana quando la crescita è inibita, ad esempio da alte concentrazioni di sostanze tossiche. L’attività dell’isomerasi cis-trans (Cti)è costitutivamente presente e si trova nel periplasma, non richiede né ATP né alcun altro cofattore come NAD(P) H o glutatione e opera in assenza di sintesi de novo dei lipidi. La sua indipendenza dall’ATP è in accordo con l’energia libera negativa della reazione. cti codifica un polipeptide con una sequenza di segnale idrofobo N-terminale, che viene scisso durante o poco dopo che l’enzima viene trasportato attraverso la membrana citoplasmatica allo spazio periplasmico. Un sito funzionale di legame eme del citocromo di tipo C è stato identificato nel polipeptide Cti previsto e molto recentemente è stata ottenuta una prova diretta che l’isomerizzazione non include una saturazione transitoria del doppio legame.

1 Introduzione — storia

In tutte le cellule viventi, lo stress dovuto a rigorosi cambiamenti nell’ambiente colpisce le membrane. Di conseguenza si verifica una violazione dell’integrità della membrana e, quindi, la funzione come barriera, come matrice per gli enzimi e come trasduttore di energia è compromessa . Se non vengono prese contromisure, può verificarsi inibizione della crescita o addirittura morte cellulare. La risposta adattativa principale delle cellule è di mantenere la fluidità delle loro membrane ad un valore costante indipendentemente dalle condizioni ambientali reali. Tale stabilizzazione della fluidità di membrana nota come “adattamento omeoviscoso” è causata da cambiamenti nella composizione degli acidi grassi dei lipidi di membrana, costituisce la risposta predominante dei batteri alle sostanze attive di membrana o alle mutevoli condizioni ambientali . Questo meccanismo fondamentale è stato indagato e riportato nella famosa opera di Ingram alla fine degli anni ‘ 70 del secolo scorso . Tuttavia, fino alla fine degli anni ‘ 80, la configurazione cis del doppio legame era ancora considerata l’unica che si verificava naturalmente negli acidi grassi batterici. Il miglioramento delle tecniche analitiche di taglio, in particolare introducendo colonne capillari nella gascromatografia, ha facilitato una chiara differenziazione degli esteri metilici degli acidi grassi correlati e una nuova classe di acidi grassi, cioè acidi grassi insaturi trans configurati, è stata trovata in alcuni procarioti . I primi rapporti di isomeri trans di acidi grassi insaturi erano per Vibrio e Pseudomonas solo 10 anni fa. Si potrebbe quindi dimostrare che gli acidi grassi trans insaturi sono stati sintetizzati in vivo da acetato in Pseudomonas atlantica, anche se, sulla base di noti percorsi biosintetici di acidi grassi insaturi, non vi era alcuna spiegazione possibile come tali acidi grassi potrebbero essere formati.

Poco dopo è stato dimostrato che la conversione dei cis in acidi grassi trans insaturi costituisce un nuovo meccanismo adattativo che consente ai batteri di modificare la loro fluidità di membrana in due specie, vale a dire nel batterio psicofilo Vibrio sp. ceppo ABE-1 in risposta ad un aumento della temperatura e in Pseudomonas putida P8 come adattamento a composti organici tossici, come i fenoli .

Il nostro minireview riassume le attuali conoscenze e progressi sullo stato del soggetto ponendo l’accento su un meccanismo piuttosto efficiente ed elegante che consente ai batteri di adattarsi ai cambiamenti ambientali che influenzano la fluidità della membrana.

2 Fisiologia e funzione dell’isomerasi cis–trans (Cti) degli acidi grassi insaturi

Entrambi, in Vibrio sp. ceppo ABE-1 e in P. putida P8, un chiaro aumento della quantità normalmente bassa di acidi grassi trans insaturi si osserva quando le cellule sono esposte a temperature elevate o concentrazioni di fenolo tossico. Le cellule crescenti di P. putida reagiscono al fenolo in modo dipendente dalla concentrazione, cioè l’aumento del trans e la diminuzione simultanea dei rispettivi acidi grassi insaturi cis è correlata alla quantità di fenolo accumulato nella membrana . Tale conversione non dipende dalla crescita in quanto si verifica anche nelle cellule non in crescita in cui il rapporto tra acidi grassi saturi e insaturi e la quantità totale di acidi grassi insaturi non può essere modificato a causa della mancanza di biosintesi lipidica . Coerentemente, la reazione avviene in cellule in cui la biosintesi degli acidi grassi è inibita dalla cerulenina . La conversione Cis-trans ha una cinetica simile all’enzima e raggiunge il suo rapporto trans-cis finale 30 min dopo l’aggiunta degli agenti tossici della membrana. Poiché il tasso di conversione non è influenzato dal cloramfenicolo, si è concluso che il sistema è costitutivamente presente e non richiede la biosintesi delle proteine de novo .

L’acido oleico (C18: 1Δ9cis), che normalmente non è sintetizzato da P. putida P8, è tuttavia incorporato nei lipidi di membrana nelle colture integrate. Dopo l’aggiunta di una concentrazione tossica di 4-clorofenolo l’acido oleico è stato convertito nel suo isomero trans, cioè acido elaidico (C18:1Δ9trans). Tale risultato ha evidenziato che gli acidi grassi trans sono sintetizzati dall’isomerizzazione diretta di cis in acidi grassi insaturi trans senza spostare la posizione del doppio legame . L’aumento degli acidi grassi insaturi trans è stato accompagnato dalla diminuzione dei rispettivi acidi grassi insaturi cis, mentre la quantità totale di entrambi è stata mantenuta costante a qualsiasi concentrazione di tossine aggiunte . Il sistema non richiede ATP o qualsiasi altro cofattore come NAD (P)H o glutatione. La sua indipendenza dall’ATP che fornisce energia è in accordo con l’energia libera negativa della reazione cis-trans .

Tutti questi dati hanno portato alla proposizione che l’isomerizzazione cis–trans è una nuova risposta adattativa nei batteri che consente loro di affrontare aumenti di temperatura o concentrazioni tossiche di composti disturbanti di membrana, condizioni che altrimenti influenzerebbero la loro fluidità di membrana .

Il beneficio della conversione deriva dalle differenze steriche manifestate dagli acidi grassi insaturi cis e trans. Un alto contenuto di acidi grassi saturi nelle membrane consente alle catene aciliche degli acidi grassi di formare un’interazione idrofobica ottimale tra loro, portando infine a una membrana rigida e compatta. In generale, gli acidi grassi saturi hanno una temperatura di transizione o un punto di fusione molto più elevati rispetto agli acidi grassi insaturi cis. I fosfolipidi contenenti acidi grassi saturi 16:0 hanno una temperatura di transizione superiore di circa 63°C rispetto a quelli contenenti acidi grassi insaturi cis 16:1 . La temperatura di transizione di fase delle membrane aumenta con l’aumentare dei rapporti tra acidi grassi saturi e insaturi. Il doppio legame di un acido grasso insaturo cis provoca una curva inamovibile con un angolo di 30 ° nella catena acilica. Di conseguenza, il pacchetto altamente ordinato di catene aciliche nelle membrane viene disturbato, il che a sua volta si traduce in temperature di transizione di fase più basse di tali membrane . Pertanto, gli acidi grassi insaturi nella configurazione cis con strutture steriche piegate (cioè un nodo nella catena acilica) risultano in una membrana con una fluidità relativamente elevata. In netto contrasto, la lunga struttura sterica estesa della configurazione trans manca del nodo ed è in grado di inserirsi nella membrana in modo simile agli acidi grassi saturi .

I batteri si adattano ad un aumento della loro fluidità di membrana aumentando il grado di saturazione dei loro acidi grassi fosfolipidi e, in alcuni casi, cambiando da cis a trans la configurazione dei loro acidi grassi insaturi. . Uno svantaggio principale dei cambiamenti nel grado di saturazione come risposta allo stress deriva dalla sua stretta dipendenza dalla crescita cellulare e dalla biosintesi degli acidi grassi. Di conseguenza, i batteri che utilizzano questo meccanismo non sono in grado di eseguire modifiche post-biosintetiche della loro fluidità di membrana. In effetti, è stato osservato che i solventi causano uno spostamento del rapporto tra acidi grassi saturi e insaturi solo fino a concentrazioni che inibiscono completamente la crescita. In presenza di concentrazioni più elevate, cioè tossiche, le cellule non possono reagire e quindi non sono in grado di adattarsi a tali condizioni o addirittura muoiono . L’isomerizzazione di cis in acidi grassi insaturi trans trovato fino ad ora solo in ceppi dei generi Pseudomonas, compresi i principali rappresentanti P. putida e P. aeruginosa e Vibrio rappresentano una soluzione al problema della dipendenza dalla crescita in quanto funziona anche nelle cellule non in crescita. Sebbene il passaggio dal cis al doppio legame insaturo trans non abbia lo stesso effetto decrescente sulla fluidità della membrana come una conversione in acidi grassi saturi, provoca ancora un effetto sostanziale sulla rigidità della membrana .

Dopo le prime osservazioni basate principalmente su composti fenolici, una serie di solventi organici sono stati testati per la loro capacità di attivare Cti, qualitativamente e quantitativamente. Di conseguenza, il grado di isomerizzazione è apparentemente correlato alla tossicità e alla concentrazione di composti organici nella membrana . L’azione antimicrobica di un solvente si correla con la sua idrofobicità in un modo espresso dal logaritmo del coefficiente di ripartizione del composto in una miscela di n-ottanolo e acqua (logPow) . I solventi organici con una logPow compresa tra 1 e 5 sono altamente tossici per i microrganismi perché si dividono preferenzialmente nelle membrane, dove causano un aumento della fluidità della membrana, portando infine a permeabilizzazione aspecifica . Il rapporto tra il valore logP di un composto e la sua tossicità è mostrato nella Tabella 1, in cui 11 composti studiati sono elencati in base ai loro valori logP crescenti. In Fig. 1 i valori logP sono confrontati con le concentrazioni stimate misurate che causano l’inibizione della crescita del 50% (EC 50) e, contemporaneamente, le concentrazioni dei composti che causano un aumento del mezzo massimo del rapporto trans/cis (TC 50) dei batteri. Pertanto, esiste una relazione diretta tra la tossicità dei solventi organici e i loro effetti di attivazione sulla Cti, tuttavia, questo è completamente indipendente dalle strutture chimiche dei composti.

Dal 1989, quando è stato scoperto un ceppo P. putida che è cresciuto in terreni contenenti una seconda fase del toluene, stirene o xilene generalmente altamente tossici, diversi altri P. i ceppi di putida sono stati trovati con proprietà simili e molti gruppi di ricerca hanno cercato di scoprire i meccanismi alla base della tolleranza ai solventi. Nella maggior parte di questi batteri, Cti sono stati coinvolti nella tolleranza ai solventi.

Non solo i solventi organici o l’aumento della temperatura, ma anche alcuni altri fattori di stress sono stati testati per il loro effetto sulla Cti. In sintesi, tutti gli stimoli che influenzano la membrana come solventi organici, stress osmotico (causato da NaCl e saccarosio), metalli pesanti, shock termico e antibiotici attivi sulla membrana hanno dimostrato di attivare il sistema . Tuttavia, le condizioni di stress, come lo stress osmotico causato da glicerolo, shock freddo e pH elevato, che sono noti per non essere attivatori dell’assorbimento cellulare di K+-la prima reazione cellulare al danno della membrana che porta ad un aumento della permeabilizzazione — non hanno causato l’attivazione di Cti . Tali risultati indicano chiaramente che il rapporto cis/trans è presumibilmente parte di un meccanismo generale di risposta allo stress dei microrganismi .

3 Biochimica e biologia molecolare di Cti

Seguendo la descrizione fisiologica della funzione complessiva di Cti nei batteri per adattarsi a diversi stress, sono state eseguite indagini biologiche e biochimiche molecolari per caratterizzare questo sistema di risposta adattativa unico.

Sulla base di test di attività Cti nei compartimenti cellulari, la membrana citoplasmatica è stata considerata come la posizione dell’enzima in cui sono presenti anche i suoi substrati, gli acidi grassi fosfolipidi. Sorprendentemente, tuttavia, Cti è stato poi purificato dalla frazione periplasmica di Pseudomonas oleovorans e Pseudomonas sp. ceppo E-3 . La clonazione dell’enzima ha permesso il suo isolamento come una proteina P. putida P8 con etichetta His eterologa espressa in Escherichia coli. La Cti è una proteina neutra di 87 kDa ed è stata dimostrata essere trascritta monocistronicamente ed espressa costitutivamente. La sequenza nucleotidica del gene cti da P. putida P8, P. putida DOT-T1E e P. oleovorans Gpo12 ha infine reso evidente che l’isomerasi possiede una sequenza di segnale idrofobo N-terminale, che viene scissa dopo aver mirato all’enzima nello spazio periplasmico.

È stato costruito un mutante cti knockout di P. putida DOT-T1E che non è in grado di isomerizzare gli acidi grassi insaturi cis. Questo mutante ha un tasso di sopravvivenza quando scioccato con 0.08% (vol/vol) di toluene inferiore al ceppo wild-type, e mostra anche una fase di ritardo più lunga rispetto al ceppo parentale quando coltivato con toluene fornito in fase gassosa, risultati che implicano chiaramente Cti nella risposta al toluene in questo ceppo. Tuttavia, è improbabile che l’isomerizzazione cis-trans sia l’unico meccanismo di adattamento necessario ai solventi organici perché sono noti ceppi che possono eseguire l’isomerizzazione e sono ancora sensibili ai solventi .

Holtwick et al. ha fornito la prova che l’enzima è una proteina di tipo c del citocromo in quanto potrebbe trovare un sito di legame eme nel polipeptide Cti previsto. Per una preparazione enzimatica da Pseudomonas sp. ceppo E-3, che è presumibilmente omologa al prodotto gene cti di P. putida P8, è stato suggerito che il ferro (probabilmente Fe3+) svolge un ruolo cruciale nella reazione catalitica . L’isomerizzazione Cis-trans è risultata indipendente dalla cardiolipina sintasi, un enzima che facilita l’adattamento a lungo termine della membrana mediante una maggiore sintesi della cardiolipina .

Molto recentemente, il meccanismo molecolare della reazione di isomerizzazione è stato chiarito. In esperimenti di integrazione con acido oleico doppio deuterato è stato dimostrato che l’acido oleico è stato convertito esclusivamente in acido elaidico doppio deuterato dopo l’attivazione di Cti. Una saturazione transitoria del doppio legame durante l’isomerizzazione deve essere esclusa così come una reazione accoppiata idratazione-disidratazione . Pertanto, viene proposto un meccanismo enzimatico: si forma un complesso enzima–substrato in cui il ferro elettrofilo (probabilmente Fe3+), fornito dal dominio eme presente nell’enzima, rimuove un elettrone dal doppio legame cis, trasferendo il collegamento sp2 in un sp3. Il doppio legame viene quindi ricostituito dopo la rotazione nella configurazione trans. Uno schema di questo meccanismo enzimatico proposto è presentato in Fig. 2. Tale meccanismo è in accordo con gli esperimenti di mutagenesi diretti al sito effettuati per distruggere il motivo di legame eme in Cti di P. putida P8 . Queste mutazioni provocano la perdita della funzione dell’enzima e, così, forniscono la prova per la presenza del citocromo c e dell’eme nel centro catalitico dell’enzima. Poiché la reazione dell’enzima non dipende da un cofattore, l’attività Cti differisce da tutti gli altri enzimi noti contenenti eme che agiscono sugli acidi grassi come substrati. Non c’è, tuttavia, bisogno di un cofattore perché nessun potere netto dell’elettrone è consumato.

Un’altra indicazione per la sua unicità deriva dalle ricerche di somiglianza: Cti non ha mostrato somiglianze significative con peptidi omologhi quando la sequenza amminoacidica prevista è stata confrontata con altre proteine. Non sorprendentemente, tuttavia, il confronto delle sequenze aminoacidiche delle sette fino alle attuali proteine Cti conosciute li ha identificati tutti come polipeptidi contenenti eme del cytochrom c-type . Indipendentemente dal taxon , un gruppo eme del citocromo di tipo c è presente come motivo altamente conservato e come dominio funzionale in tutti gli enzimi confrontati, in particolare, il sito di legame eme nelle proteine Cyt c si trova tra i gruppi eme-vinilici e le due cisteine presenti nel motivo di legame eme conservato CXXCH.

In tutte le sequenze Cti dei sei ceppi di Pseudomonas finora studiati è presente una sequenza di segnale N-terminale, indicativa della localizzazione periplasmica di Cti. Tale localizzazione è già stata dimostrata per P. oleovorans e P. putida DOT-T1E . Tuttavia, una caratteristica peptidica del segnale per la secrezione Sec-dipendente non è presente nella proteina Cti di V. cholerae. Gli allineamenti multipli di sequenza delle sette proteine note di Cti hanno rivelato che le proteine da ceppi di Pseudomonas e Vibrio formano un albero filogenetico composto da tre rami principali, suggerendo un antenato comune dell’enzima. È interessante notare che il polipeptide previsto da V. cholerae ovviamente non costituisce un gruppo separato, ma piuttosto emana dal gruppo eterogeneo di proteine da P. aeruginosa e P. sp. 3 . Molto recentemente, studi di allineamento hanno rivelato che geni familiari a cti potrebbero essere presenti anche nei genomi di batteri appartenenti ai generi Methylococcus e Nitrosomonas. Questi organismi sono anche noti per contenere acidi grassi insaturi trans . Tuttavia, mancano ancora prove fisiologiche o biochimiche dirette della presenza di Cti in questi batteri.

4 Regolazione della Cti

Una delle principali questioni aperte riguardanti la Cti degli acidi grassi insaturi è come viene regolata l’attività di questo enzima periplasmico costitutivamente espresso. Una possibilità sarebbe un modello complesso in cui i substrati dell’enzima, gli acidi grassi insaturi cis, vengono scissi dalla fase periplasmica dei fosfolipidi di membrana. L’acido grasso insaturo libero risultante sarebbe quindi isomerizzato dall’azione Cti e successivamente riattaccato al lisofosfolipide, risultando in un fosfolipide contenente acidi grassi insaturi trans . Tuttavia, un modello così complesso non è in accordo con i dati che confermano l’attività Cti nelle cellule a riposo e in completa assenza di fonti di energia , come, almeno, il riattacco degli acidi grassi modificati alla membrana avrebbe bisogno di energia.

La regolazione dell’attività enzimatica può, tuttavia, essere determinata semplicemente dando al centro attivo dell’enzima la capacità di raggiungere il suo substrato, il doppio legame, che a sua volta dipende dallo stato di fluidità della membrana. Di conseguenza, la regio-specificità osservata dell’enzima riflette la penetrazione del sito attivo dell’isomerasi a una profondità specifica nella membrana . La struttura idrofila della Cti e la sua posizione periplasmica supportano la presunzione che l’enzima possa raggiungere solo il suo obiettivo, cioè i doppi legami di acidi grassi insaturi che si trovano ad una certa profondità della membrana, quando la membrana è ‘aperto’ da condizioni ambientali che causano una disintegrazione della membrana . In precedenza è stato dimostrato che una diminuzione dell’ordine della catena acilica può causare una maggiore penetrazione e traslocazione delle proteine nelle membrane . Per analogia con alcune fosfolipasi, è concepibile che Cti mostri una penetrazione più profonda nella membrana quando l’ordine delle catene aciliche è diminuito e la spaziatura dei gruppi di testa dei fosfolipidi è aumentata. È anche chiaramente concepibile che la diminuzione dell’imballaggio delle membrane consentirebbe ai doppi legami di avvicinarsi più frequentemente alle superfici delle membrane , facilitando in ultima analisi l’interazione con l’isomerasi . Poiché l’imballaggio a catena acilica viene aumentato dalla cis all’isomerizzazione trans degli acidi grassi insaturi, la penetrazione della proteina verrebbe contrastata e, contemporaneamente, la cis all’isomerizzazione trans inibita, con conseguente regolazione stretta dell’imballaggio a catena acilica senza coinvolgimento di meccanismi o vie di segnalazione indiretta. Dopo la rimozione del composto attivo a membrana, il recupero del rapporto trans-cis regolarmente basso avviene molto probabilmente mediante la normale sintesi de novo degli acidi grassi all-cis, poiché il processo inverso (da trans a cis) richiederebbe un apporto di energia.

Un tale modello per la regolazione dell’attività Cti spiega anche sufficientemente la relazione spesso riportata tra il grado di isomerizzazione cis–trans e la tossicità causata da una certa concentrazione di un fattore di stress ambientale . Come altro risultato della reazione catalizzata dall’enzima si verifica una riduzione della fluidità di membrana e, poiché l’enzima non può raggiungere il suo obiettivo quando la fluidità di membrana ha raggiunto il suo livello normale, l’enzima viene forzato fuori dal doppio strato .

5 Osservazioni conclusive

Sebbene l’isomerizzazione cis–trans degli acidi grassi insaturi non sia stata completamente compresa, è diventato ovvio che fa parte di un sistema generale di risposta allo stress nelle cellule Pseudomonas e Vibrio. Un’altra indicazione per la funzione generale della Cti è anche la sua dipendenza spesso descritta dall’induzione / attivazione di altri meccanismi di risposta allo stress .

Evidentemente, costituisce un meccanismo adattativo urgente che consente rapide modifiche delle membrane per far fronte allo stress ambientale emergente. Una risposta così rapida, che agisce in termini di minuti, fornisce tempo ad altri meccanismi a seconda della crescita cellulare per facilitare il loro ruolo nella risposta adattativa, poiché la reazione immediata garantisce la sopravvivenza in varie condizioni di stress. Per quanto riguarda la tolleranza ai solventi, una sorta di cascata di meccanismi veloci (urgenti), a medio e lungo termine evidentemente lavorano insieme per raggiungere un completo adattamento allo stress ambientale. Cti rappresenta indubbiamente uno dei principali sistemi urgenti che aiutano le cellule a resistere al primo shock del toluene, consentendo infine l’attivazione e l’induzione di ulteriori meccanismi adattativi che provocano infine il completo adattamento .

A causa della sua facile funzione ed efficacia e perché funziona senza regolamenti complessi è sorprendente che un tale meccanismo di isomerizzazione da cis a trans non sia presente ubiquitamente nei batteri Gram-negativi. Una possibile spiegazione potrebbe venire dalla diffusa presenza dei due generi Pseudomonas e Vibrio. Tra i batteri non specializzati, i membri del genere Pseudomonas sono noti per essere microrganismi altamente adattabili, avendo conquistato tutte le nicchie di un gran numero di ecosistemi comprendenti suolo, pelle umana e acqua di mare. I membri del genere Vibrio conquistarono anche una vasta gamma di ecosistemi, compresi i suoli e le profondità marine. Per poter colonizzare tutte queste nicchie, devono essere estremamente flessibili e adattabili alle mutevoli condizioni ambientali. Cti fornisce alle cellule un meccanismo efficace per raggiungere tale adattabilità. Questo non è richiesto in altri batteri Gram-negativi, come E. coli, che sono specializzati per quanto riguarda la vita nel tratto gastrointestinale dei mammiferi dove possono vivere felicemente senza un meccanismo di adattamento della membrana così urgente.

I lipidi di membrana offrono uno strumento promettente come biomarcatori per l’analisi dei cambiamenti della popolazione microbica. Infatti, Guckert et al. hanno suggerito di utilizzare un rapporto trans / cis superiore a 0,1 (indice normale riportato per la maggior parte dei campioni ambientali) come indice di fame o stress. Poiché la misurazione dei profili di acidi grassi è diventata un metodo di routine in molti laboratori, questo sembra un approccio promettente per la valutazione degli effetti tossici. La determinazione dell’indice trans/cis può quindi costituire una valida opzione per studiare lo stato di tossicità dei campioni naturali, soprattutto quando non è possibile eseguire test dipendenti dalla crescita, ad esempio in habitat naturali. Il principale campo di applicazione di tale indicatore sembra essere la misurazione della tossicità e dello stress ambientale durante i processi di biorisanamento in situ in cui i profili di acidi grassi hanno importanza come marker per le indagini ecologiche della microflora del suolo. Ad esempio, durante il biorisanamento di siti inquinati, il livello di acidi grassi trans insaturi può essere utilizzato come marker per lo stress generale e la riduzione dello stress per monitorare il processo di biodegradazione . L’applicazione dell’isomerizzazione cis-trans come strumento di valutazione della tossicità generale dei composti organici è già stata descritta per i composti carbonilici aromatici . Ulteriori studi volti a migliorare l’uso dell’isomerizzazione di cis in acidi grassi insaturi trans come indicatore dello stress sono vitali e possono infine portare a una tecnica applicabile per il monitoraggio ambientale.