بررسی نقش حفاظتی ژن‌های متالوتیونین گیاهی دربرابر سمیت فلزات سنگین

خطر آلودگی فلزات سنگین بر سلامت انسان‌ها و حیات وحش موجب علاقه‌مندی روزافزون به توسعه‌ی روش‌هایی برای حذف یا خنثی نمودن اثر سمی آن‌ها از خاک، رسوبات و فاضلاب‌ها شده است. روش‌های معمول فیزیکی و شیمیایی برای تبدیل این فلزات به فرم غیر زیستی در خاک یا جایگزینی آن‌ها با فلزاتی با سمیت کمتر، اغلب هزینه‌بر و ناکارآمد می باشند. پی بردن به مکانیسم‌های مقاومت در گیاهان مقاوم به فلزات سنگین می‌تواند چشم‌اندازهای تازه‌ای را در توسعه‌ی روش‌های جدید برای حذف این فلزات ایجاد نماید. یکی از اصلی‌ترین مکانیسم‌‌های مقاومت در گیاهان از طریق پروتئین‌ها و پپتیدهای متصل شونده به فلزات، مانند متالوتیونین‌ها می‌باشد. متالوتیونین‌ها، گروهی از پروتئین‌ها با وزن مولکولی کم و غنی از آمینواسیدهای سیستئین هستند که دارای ظرفیت بالای اتصال به فلزات می باشند. در این تحقیق توالی‌های کد کننده‌ی دو ژنOsMTI و OsMTII از گیاه برنج، به عنوان گیاه مدل در بین تک لپه‌ای‌ها، در ناقل بیانی pET41a همسانه‌سازی و به میزبان بیانی E. coli سویه‌ی Rosetta (DE3) منتقل شدند. سلول‌‌‌‌‌های باکتری بیان‌کننده‌ی پروتئین‌های نوترکیب در محیط LB حاوی هر یک از نمک‌های CuSo4، ZnSo4، CdCl2، NiCl2 رشد داده و منحنی رشد آن‌ها در مقایسه با شاهد ترسیم شد. مقدار کاهش هر کدام از فلزات در محیط کشت و تجمع آن‌ها در رسوب باکتریایی توسط دستگاه طیف سنجی پلاسمای جفت شده‌ی القائی (ICP) به دست آمد. نتایج نشان داد که بیان پروتئین نوترکیب OsMTI موجب افزایش مقاومت سلول‌ها به فلزات کادمیوم، روی، نیکل و کاهش مقدار این فلزات از محیط رشد باکتری شد، اما در ایجاد مقاومت به مس تأثیری نداشت. بیان پروتئین نوترکیب OsMTII مقاومت قابل ملاحظه ای را نسبت به شاهد ایجاد نکرد. به طور کلی نتایج این بررسی اثر زیست پالایی پروتئین OsMTI را در شرایط in vitro مورد تأیید قرار داد

کلیدواژه ها:

کادمیوم ، نیکل ، روی ، مس ، طیف سنجی پلاسمای جفت شده‌ی القائی