توصيفگر ها :
فلزات سنگين , آرسنيك , متالوئيدها , Ars operon , پروتئين ArsR , ژن irrE , دينوكوكوس راديودوران , اشريشيا كلي , زيست پالايي
چكيده فارسي :
از فلزات سنگين به‌عنوان آلاينده¬هاي بسيار سمي غيرقابل‌تجزيه (تركيبات و نمك¬هاي فلزات سنگين) ياد مي¬شود. اين فلزات در غلظت¬هاي بالا مي‌توانند به عوامل سمي تبديل شوند. همچنين در اين دسته، فلزاتي مانند آرسنيك، كادميوم، سرب، تاليم و جيوه وجود دارند كه تحت عنوان نيمه فلزات يا متالوئيدها شناخته مي¬شوند و مي¬توانند اثرات مضر مشابهي داشته باشند. آرسنيك متالوئيد بسيار خطرناكي است كه از زمان كشف آن در سال 1250 مسئول بسياري از مسموميت¬هاي تصادفي، شغلي، عمدي و درماني بوده است، زيرا تمايل به تجمع زيستي دارد. ميكروارگانيسم¬ها براي مقابله با آرسنيك استراتژي¬هاي مختلفي دارند. يكي از مهم¬ترين مكانيسم¬هاي سم¬زدايي آرسنيك در باكتري¬ها وجود اپرون ars پلاسميدي و كروموزومي است. پروتئين ArsR تنظيم‌كننده‌اي است كه به‌عنوان بازدارنده اپرون ars عمل مي¬كند. همچنين، اين پروتئين توانايي اتصال به آرسنيت را دارد. ژن irrE (pprI) از باكتري Deinococcus radiodurans كه يك باكتري گرم مثبت غير بيماري¬زا است، به‌عنوان يك باكتري مقاوم به بسياري از تنش¬هاي معرفي شده است. در پژوهش-هاي قبلي بررسي و تأييد گرديد كه اين ژن باعث ايجاد مقاومت در برابر اشعه راديواكتيو، اتانول، بوتانول و استات مي¬شود. ژن كدكننده irrE از D.radiodurans در پلاسميد بياني pCDFduet همسان¬سازي و سازه حاصل به coli Escherichia سويه¬هاي Rosetta-gami2 انتقال داده شد. پروتئين¬هاي His-CgArsR و His-irrE در فاز محلول سويه¬هاي 834، 835 و 836 توليد شد، لذا دو پروتئين His-irrE و His-CgArsR به طور هم زمان بيان شدند. در محيط حاوي آرسنيك (5/0 ميلي‌مولار) سويه¬هاي c832، c833 و 836 به ترتيب توانستند 260،1250 و 5/2126 ميكروگرم As+3 بر گرم وزن خشك سلولي را تجمع دهند. سويه 836 به دليل بيان هم زمان ژن¬هاي كدكننده irrE و ArsR ميزان تجمع بسيار بالاتري نسبت به دوسويه كنترل داشت. بر اساس نتايج اين پژوهش، ژن كدكننده irrE علاوه بر مقاومت در برابر اشعه راديواكتيو به‌عنوان يك ژن مفيد و كارآمد براي ايجاد مقاومت در برابر تنش¬هاي خارجي تعيين گرديد. همچنين بيان هم زمان ژن¬هاي كدكننده irrE و ArsR، براي اصلاح باكتري¬ها و پالايش زيستي آرسنيك مؤثر واقع شدند.
چكيده انگليسي :
Heavy metals are considered as highly toxic, non-biodegradable pollutants (compounds and salts of heavy metals). These metals can become toxic at high concentrations. This category also includes metals such as arsenic, cadmium, lead, thallium, and mercury, which are known as metalloids and can have similar harmful effects. Arsenic is a very dangerous metalloid that has been responsible for many accidental, occupational, intentional, and therapeutic poisonings since its discovery in 1250, as it tends to bioaccumulate. Microorganisms have developed various strategies to cope with arsenic. One of the most important mechanisms of arsenic detoxification in bacteria is the presence of the plasmidic and chromosomal ars operon. The ArsR protein is a regulator that acts as a repressor of the ars operon. This protein also has the ability to bind to arsenite. The irrE (pprI) gene from the bacterium Deinococcus radiodurans, a non-pathogenic Gram-positive bacterium, has been introduced as a gene resistant to many stresses. Previous studies have investigated and confirmed that this gene causes resistance to radiation, ethanol, butanol, and acetate. The irrE coding gene from D.radiodurans was cloned into the expression plasmid pCDFduet and the resulting construct was transferred to Escherichia coli Rosetta-gami2 strains. The His-CgArsR and His-irrE proteins were produced in the soluble phase of strains 834, 835, and 836, so the two proteins His-irrE and His-CgArsR were expressed simultaneously. In the presence of arsenic (0.5 mM), strains c832, c833, and 836 were able to accumulate 260, 1250, and 2126 μg As+3 per gram of dry cell weight, respectively. Strain 836 had a much higher accumulation than the two controls due to the simultaneous expression of the irrE and ArsR coding genes. Based on the results of this research, irrE encoding gene was determined as a useful and efficient gene for resistance to external stresses in addition to resistance to radioactive rays. Also, simultaneous expression of irrE and ArsR coding genes were effective for bacteria modification and arsenic bioremediation.
