اثر بیان هترولوگ سه ایزوفرم متالوتیونین برنج (oryza sativa) بر مقاومت باکتری eschrichia coli به استرس -های اکسیداتیو

متالوتیونین ها (mts) یک خانواده پروتئینی با وزن مولکولی پایین و غنی از سیستئین هستند که در گیاهان، جانوران، قارچ ها و سیانوباکتری ها یافت می شوند. در گیاهان این خانواده پروتئینی نقش مهمی در هموستازی فلزات از طریق اتصال به فلزات به عهده دارند. اخیرا نقش این پروتئینها در محافظت سلول در برابر استرسهای اکسیداتیو نیز گزارش شده است. با این حال مکانیسم عمل این خانواده پروتئینی در پاکسازی گونه های واکنش گر اکسیژنی هنوز به طور واضح مشخص نمی باشد. بنابراین در این مطالعه هدف بررسی تاثیر ایزوفرم های مختلف mt گیاهی بر فعالیت آنزیم کاتالاز (cat) و سوپراکسید دیسموتاز (sod) به عنوان دو آنزیم آنتی اکسیدان مهم در موجودات زنده بود. قبلا چهار ایزوفرم مختلف mt از گیاه برنج به نام osmt1، osmt2، osmt3 و osmt4 که به ترتیب به تیپ 1، 2، 3 و 4 تعلق داشتند به صورت هترولوگ در باکتری e. coli به همراه شریک الحاقی با gst تولید شدند. در این مطالعه به منظور بررسی نقش mt در ایجاد مقاومت به استرسهای اکسیداتیو سویه های تولید کننده این چهار ایزوفرم مختلف در محیط کشت حاوی 1-3 میلی مولار پراکسید هیدروژن و 4-6 درصد اتانول رشد داده شدند. القا کننده iptg جهت القای پروموتر به منظور بیان پروتئین ها به محیط کشت اضافه شد. منحنی رشد این سویه ها به همراه منحنی رشد سویه شاهد که فاقد ژن mt بود و فقط gst تولید می کرد رسم شد. منحنی های رشد نشان داد سویه های تولید کننده ایزوفرم های مختلف mt مقاومت بالاتری در شرایط استرس نسبت به سویه شاهد دارند. فعالیت cat و sod نیز در این سویه ها مورد اندازه گیری قرار گرفت. فعالیت این دو آنزیم در همه سویه های تولید کننده mt نسبت به فعالیت این دو آنزیم در سویه های شاهد بالاتر بود. که این موضوع نشان دهنده تاثیر بیان هترولوگ mt در فعالیت این دوآنزیم می باشد. همچنین فعالیت آنزیم cat در سویه های بیان کننده ایزوفرم های مختلف mt متفاوت بود که این موضوع می تواند نشان دهنده تاثیر متفاوت ایزوفرم های مختلف mt باشد. تاثیر mt بر فعالیت دو آنزیم cat و sod در محیط این ویترو نیز مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور پروتئین های zn2+-osmt3 و fe2+-osmt3 با رشد سویه تولید کننده در محیط کشت حاوی zn2+ یا fe2+ و با اضافه کردن iptg تولید شد. با توجه به حضور his.tagدر این پروتئینها با استفاده از کروماتوگرافی جذبی، خالص سازی آنها انجام شد. از طرفی دیگر سویه شاهد در محیط حاوی پراکسید هیدروژن رشد داده شد و پروتئین محلول کل از این باکتری استخراج شد. فعالیت cat و sod در این پروتئین کل یک بار بدون اضافه کردن mt و بار دیگر با اضافه کردن zn2+-mt و fe2+-mt اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بر خلاف zn2+-mt که تاثیری بر فعالیت cat نداشت فعالیت این آنزیم به طور قابل توجهی در حضور fe2+-mt بالا رفت. فعالیت آنزیمی sod نیز در حضور zn2+-mt افزایش یافت. این نتایج نشان می دهد که دلیل افزایش فعالیت دو آنزیم cat و sod شاید این باشد که پروتئین های zn2+-mt و fe2+-mt به ترتیب توانسته اند به عنوان منبع zn2+ و fe2+ برای دو آنزیم sod به عنوان یک متالو آنزیم حاوی zn2+ و cat به عنوان آنزیم حاوی fe2+ عمل نمایند.