با استفاده از باكترى هاى نوتركيب جلوگيرى از آلودگى محيط زيستفعاليت هاى صنعتى و كشاورزى باعث آزاد شدن فلزات سنگين و سمى در محيط مى شوند. اين فلزات حيات اكوسيستم ها و سلامتى انسان را به مخاطره مى اندازند. باكترى ها مى توانند كاتاليزكننده حالت سمى فلزات به حالت هاى غيرسمى يا كم تحرك آنها باشند. مثلاً احياى مستقيم Cr(iv) (سمى و محلول) به Cr(III) (كمتر سمى و نامحلول)، اكسيداسيون Mn(II)، انتقال فعال جيوه به خارج سلول توسط اپران mer و زيست درمانى به معنى استفاده از اين موجودات در پاكسازى محيط از آلودگى هاست. مى توان سويه هاى باكترى مهندسى شده اى ايجاد كرد كه توانايى زيادى در تجمع يون هاى فلزى داشته باشند. تلاش هايى كه در اين راستا انجام شده شامل بيان بالاى پپتيدها يا پروتئين هايى نظير پلى هيستيدين ها يا متالوتيونين ها است كه به فلزات متصل مى شوند.فايتوكلاتين ها، كلات كننده هاى بيولوژيكى فلزات سنگين هستند كه وجود آنها در گياهان و بعضى موجودات ديگر (مخمرها و نوعى نماتد) اثبات شده است. در گياهان از ريشه به ساقه و برگ ها منتقل شده، باعث افزايش تجمع فلزات سنگين در برگ هاى گياه مى شوند. PCها، پپتيدهاى غنى از سيستئين هستند كه در پاسخ به تنش فلزات سنگين ساخته مى شوند. آنزيم دست اندركار سنتز، PC سنتتاز (EC2.3.2.15) است كه اين پپتيد را از گلوتاتيون مى سازد. گلوتاتيون منبع اصلى تيول هاى غيرپروتئينى در بيشتر سلول هاى گياهى است و نقش دهنده و پذيرنده الكترون را در بسيارى واكنش هاى بيولوژيكى ايفا مى كند. طبيعت نوكلئوفيلى گروه تيول، در تشكيل باندهاى مركاپتيد و واكنش با الكتروفيل هاى انتخابى اهميت به سزايى دارد. اين واكنش به همراه پايدارى نسبى و حلاليت بالاى گوتاتين در آب، آن را براى حفظ گياهان از تنش هاى محيطى از جمله تنش فلزات سنگين مناسب مى كند. گلوتاتيون همچنين در سم زدايى از تركيبات آلى نقش دارد، يكى ديگر از وظايفى كه براى آن پيشنهاد شده است نقش آن در چرخه سلولى است به اين ترتيب كه با افت مقدار گلوتاتين تقسيم سلولى در مريستم هايى غير از مريستم ريشه كاهش مى يابد. گلوتاتيون، همچنين در تشكيل آنتوسيانين ها و تجمع آنها در واكوئل نيز نقش دارد.اين مولكول توسط آنزيم فايتوكلاتين سنتاز در سيتوسول پليمريزه شده و فايتوكلاتين را به وجود مى آورد. وقتى سلول هاى گياهى با مخمرها در معرض فلزات سنگين قرار مى گيرند، شروع به توليد فايتوكلاتين مى كنند. فايتوكلاتين تكرارهاى nتايى ۲ تا ۱۱ تايى از دى پپتيد Glu-Cys است كه در انتها به يك باقيمانده Gly ختم مى شود. فايتوكلاتين با فلزات سنگينى از جمله كادميم، نقره، مس و نيز آرسنيت تشكيل كمپلكس مى دهد. همسانه سازى ژن هاى PC سنتاز از گندم، آرابيداپسيس و اخيراً نوعى نماتد انجام و نقش قطعى آنها در سم زدايى از فلزات سنگين به اثبات رسيده است.سنتز آنزيمى PCها باعث افزايش كاربرد آنها در زيست فناورى شده است. اولاً PCها برخلاف متالوتيونئين ها تركيباتى پايدار بوده، دستخوش پروتئوليز شديد قرار نمى گيرند. ثانياً در مقايسه با متالوتيونئين ها، ظاهراً توانايى انتخاب فلزات را دارند و مخصوصاً به Cd و Cuمتصل مى شوند. زمانى كه باكترى هاى با Cd يا ساير فلزات سنگين (Cu، Ag، Cu )تيمار مى شوند، سنتز Pc، احتمالاً به علت فعال شدن PC سنتاز، به مقدار زيادى افزايش مى يابد. سنتز PC همچنين ممكن است توسط بيان بالاى آنزيم هاى مسير بيوسنتزى خود، مثلاً آنزيم هايى كه در سنتزگلوتاتيون يا سيستئين شركت دارند بهينه شود. البته مقدار گلوتاتيون احتمالاً بيش از هر منبع ديگرى ميزان سنتز PC را محدود مى كند.از موارد ذكر شده فوق مى توان چنين استنباط كرد كه بيان بالاى PC سنتاز در سويه هاى باكتريايى راهى مطمئن براى اصلاح مقادير فلزات سنگين مثل Cd يا متالوئيدهايى مثل As در پروسه هاى زيست درمانى است. مثلاً ممكن است سويه هاى باكتريايى كه براى تشكيل بيوفيلم ها يا رشد در بيوراكتورها سازگار شده اند در پاكسازى آب ها از آلودگى استفاده شوند، يا باكترى هاى خاكزى كه PC سنتاز در آب ها بيان مى شود در توسعه بيوفيلترها به كار روند. در اين حالت، PCها با فلزات سنگين خاك هاى آلوده تركيب شده منجر به كاهش اثرات سمى آنها در رشد گياهان مى شوند. اين مسئله اخيراً در توتون مورد ارزيابى قرار گرفته است. همچنين بيان بالاى PC سنتاز درگياهان، به علت كلات كردن فلزات، كاربرد بالقوه آنها را در پروسه هاى گياه درمانى افزايش مى دهد.www.ake.blogfa.com www.ake.blogfa.com www.ake.blogfa.com