طراحی و بهینه سازی زیست حسگر باکتریایی فلورسانت شناساگر تولوئن براساس اپران xyl

امروزه توسعه صنعت پتروشیمی و کاربرد گسترده آن به عنوان منبع انرژی منجر به ورورد غلظت بالایی از ترکیبات آروماتیکی مثل بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و گزیلن (btex) به سفره آب های زیرزمینی شده است. ازآنجا که این ترکیبات در برابرتجزیه زیستی مقاوم هستند پایداری بسیار بالایی را در طبیعت از خود نشان می دهند. این ترکیبات همچنین اثرات مضری برعملکرد سیستم عصبی انسان دارند به همین دلیل امروزه توسعه روش های شناسایی آنها در آب آشامیدنی،مواد غذایی،لوازم بهداشتی و ...بیش از پیش مورد توجه محققین قرار دارد. اگرچه برخی روش های آنالیز شیمیایی نظیر کروماتوگرافی فشار بالا (hplc) و گاز-کروماتوگرافی (gc) می توانند آلودگی های آروماتیک را در محیط شناسایی نمایند ولی این روشهای شیمیایی قدرت تمیز و تشخیص بین بخش های زنده و غیرزنده ترکیبات آروماتیک در سیستم های بیولوژیک را ندارند از سوی دیگر تجهیزات مربوطه اغلب حجیم بوده و وابسته به محیط آزمایشگاهی می باشند . براین اساس بسیاری از دانشمندان در راستای طراحی روشهای ساده و کم هزینه جهت شناسایی ترکیبات آروماتیک، از میکروارگانیسم های تجزیه کننده این ترکیبات استفاده کردند. در این پژوهش از اجزاء اپران xyl موجود در باکتری سودوموناس پوتیدا mt-2 جهت شناسایی ترکیب تولوئن در قالب یک حسگر زیستی باکتریایی استفاده شده است. پس از ساخت کانستراکت حاوی پروتئین تنظیمیxylr ، پروموتور pu و آنزیم گزارشگر لوسیفراز توسط تیم تحقیقاتی دکتر بهزادیان، به منظور بهینه سازی این کانستراکت، ما در پایین دست پروموتورpu، یک پروتئین فلورسنت دست ورزی شده که دارای توالی های شاین دالگارنو (sd) و توالی تقویت کننده رونویسی (enhancer) می باشد به عنوان گزارشگر جایگزین آنزیم لوسیفراز نمودیم.سپس پلاسمید طراحی شده در درون باکتری jm109، ترانسفورم شد. به این ترتیب نوعی حسگر زیستی بر مبنای اپران xyl طراحی و بدست آمد. حسگر باکتریایی تولید شده در ادامه مورد آنالیز وسنجش شدت فلورسانس بر اساس غلظت های متفاوت تولوئن و ترکیبات مشابه قرار گرفت. نتایج حاصله بیانگر مناسب بودن این حسگر باکتریایی جهت جایگزینی آن با روش های مرسوم شیمیایی می باشد. پس از بهینه سازی ساختار مولکولی زیست حسگر با کلون کردن ژن گزارشگر gfp، به منظور انجام بهینه سازی بیشتر و بالا بردن کارایی زیست حسگر با تغییر شرایط جانبی نظیر ترکیبات محیط کشت، دما، ph ، اضافه کردن ترکیبات کمکی به محیط کشت پایه، از نرم افزار بهینه سازی rsmبرای طراحی آزمایش استفاده شد.