طراحي نرم افزاري پپتيد اختصاصي متصل شونده به کادمیم

طراحي نرم ­افزاري پپتيد اختصاصي متصل­ شونده به کادمیم و ساخت سيستم نمايش­ سطحی باکتریایی براساس پیلی CS3 برای حذف فلزات­سنگین با حداکثر تمایل به کادمیم

گسترش فعالیت­های طبیعی و صنعتی در جوامع امروزی منجر به آلودگی اکوسیستم­های آبی و خاکی با فلزات سنگین، ترکیبات معدنی، آلی و رادیونوکلئوئیدها و در نتیجه به مخاطره افتادن حیات اکوسیستم­ها و سلامت انسان شده­است. حضور فلزات سنگین بیش از استاندارهای تعریف شده در محیط باعث بروز مشکلات و عوارض جدی و گاهاً جبران ناپذیر برای انسان و ساکنان آن اکوسیستم می­گردد. لذا می­بایست چاره اندیشی­های جدی در جهت کنترل و حذف آلاینده­ها از بیوسفر بکاربرد.

روش­های مختلفی برای حذف فلزات سنگین و کنترل آنها در محیط و از جمله پسماندهای صنعتی وجود دارد که بطور عمده شامل روش­های فیزیکی (مانند اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس)، شیمیایی (از قبیل تبادل یونی و رسوب شیمیایی) و بیولوژیکی (مانند احیای باکتریایی سولفات، حذف گیاهی و حذف و پاکسازی با عرضه سطحی باکتریایی) می­باشند. روشهای بیولوژیکی به سبب مزایایی مانند هزینه پایین، کارایی بالا، عدم نیاز به مواد مغذی فراوان، امکان احیای جاذب و امکان بازیافت فلز مورد توجه بیشتری قرارگرفته ­است.

عرضه سطحی باکتریایی با کمک متدهای DNA نوترکیب روش توانمندی برای ارائه پروتئین­ها و پپتیدهای همولوگ در سطح باکتری­هاست که کاربردهای وسیعی در تهیه و تولید واکسن­های باکتریایی، غربالگری کتابخانه­های پپتیدی، تولید آنتی­بادی­ها، تولید بیوکاتالیست­های نوترکیب، توسعه بیوسنسورها و ایجاد جاذب­های بیولوژیکی دارد. لذا بنظر می­رسد با بیان سطحی پروتئین­ها یا پپتیدهای قابل اتصال به فلزات سنگین مانند گلوتاتیون­ها، متالوتیونین­های غنی از سیستئین، فیتوکلاتین­های سنتزی و پپتیدهای موثر در نقل و انتقالات فلزات درباکتری­ها، بتوان فلزات سنگین را در حداقل زمان از محیط­های آلوده حذف نمود.

در این مطالعه، ابتدا با کمک ابزارها و روش­های بیوانفورماتیکی، توالی پپتیدهای قابل اتصال به فلز کادمیوم استخراج گردید و نواحی مجاز دریافت پپتیدهای­بیگانه در سطح پیلی CS3 باکتری اشریشیاکلی پیش­گویی شد. سپس با فنون مهندسی ژنتیک و SOEing PCR، موتیف­های قابل اتصال به فلز کادمیوم در این مناطق وارد شده و بیان آنها در سطح باکتری اشریشیاکلی با روشهای متعدد از جمله روشهای لکه­گذاری و میکروسکوپ فلوروسانس ارزیابی شد.

در نهایت قابلیت و ظرفیت جذب فلز کادمیوم بوسیله باکتریهای نوترکیب، با روش جذب­اتمی اندازگیری گردید و نتایج نشان­داد که بطور متوسط سطح جذب فلز در باکتری­های بیان کننده پیلی نوترکیب واجد موتیف و یا موتیف به همراه زنجیره β در مقایسه با سویه کنترل بیان کننده پیلی ۸ الی ۱۶ برابر شده­است و علاوه بر این، سویه­های نوترکیب از محلولی که شامل مخلوطی ازفلزات که شامل مس، نیکل، کادمیوم و کروم بود بطور ترجیحی و انتخابی کادمیوم را جذب می­نمایند.