جداسازي سودوموناس‏هاي مقاوم به نانو اكسيد روي از خاك و بررسي ژن‏هاي دخيل در مقاومت

Isolation of Zinc Oxide (ZnO) nanoparticles resistant Pseudomonas strains from soil and investigation of Zinc resistance genes

مقدمه: نانو ذرات اكسيد روي به طور وسيع در صنعت، لوازم آرايشي، بهداشتي و پزشكي استفاده مي‏شوند. بررسي‏هاي زيادي بر روي فعاليت ضد ميكروبي نانو ذرات متمركز انجام شده است، اما اطلاعات اندكي در مورد مقاومت باكتري‏ها در برابر آن‏ها در دسترس است‏‏. مواد و روش‏‏ها: جدايه‏هاي سودوموناس مقاوم به نانو اكسيد روي از نمونه‏هاي خاك جمع آوري شده از مناطق مختلف از جمله معدن مس سرچشمه كرمان جداسازي شد. جدايه انتخاب شده به‏وسيله تحليل‏ توالي ژن 16S rRNA شناسايي شد. اثر نانو ذرات اكسيد روي بر روي سرعت رشد باكتري بررسي شد. يون‏هاي محلول روي آزاد شده از نانو ذرات اكسيد روي به‏وسيله اسپكتروفتومتري جذب اتمي اندازه‏گيري شد. بخشي از توالي ژن مقاوم به روي (czcC) تكثير شده و به‏وسيله تحليل‏ فيلوژنتيكي توالي پروتيين آن شناسايي شد. نتايج: تحليل‏ فيلوژنتيكي بر اساس توالي ژن 16S rRNA نشان داد كه جدايه انتخاب شده Pseudomonas sp. ZnO-2 است. الگوي رشد جدايه انتخاب شده در حضور تمام غلظت‏هاي نانو اكسيد روي مورد بررسي، مشابه نمونه كنترل (كشت فاقد نانو ذرات) بود كه نشان مي‏دهد نانو ذرات اكسيد روي رشد جدايه جداسازي شده را تحت تاثير قرار نداده است. PCR ژن czcC و الكتروفورز نشان داد كه Pseudomonas sp. ZnO-2 داراي اين ژن است. بحث و نتيجه‏گيري: در طي فرآيند تكامل، ميكروارگانيسم‏ها مكانيسم‏هاي مقاومت به فلزات خود را براي سازگاري با محيط‏هاي مختلف بهبود مي‏بخشند. وجود ژن czcC به‏وسيله PCR تاييد شد كه شباهت زيادي با ژن‏هاي مقاوم به روي در باكتري‏هاي ديگر نشان مي‏دهد.

Introduction: The metal oxide nanoparticles of ZnO are widely used in industrial, cosmetic and medical applications. Many studies have focused on the antimicrobial activity of nanoparticles, but limited information on the resistance of bacteria to them is available. Materials and methods: The ZnO nanoparticles resistant Pseudomonas strains were isolated from the collected soils from different areas such as Sarcheshmeh Copper mine in Kerman province of Iran. The selected strain was identified by 16 s rRNA gene sequencing analysis. The effect of ZnO NPs on the bacterial growth kinetic was studied. Release of soluble Zinc ions from ZnO NPs were measured by an atomic absorption spectroscopy. The partial sequence of Zinc resistance gene czcC was amplified and identified by phylogenetic analysis of its protein sequences. Results: Phylogenetic analysis based on the 16 s rRNA gene sequence showed that the selected strain was Pseudomonas sp. ZnO-2. The growth pattern of selected strain with all studied ZnO NPs concentration was similar to that of control, indicating that ZnO NPs would not affect the growth of isolated strain. During dispersion a substantial amount of zinc ions was quickly released from ZnO NPs. PCR amplification of czcC gene and electrophoresis showed that Pseudomonas sp. ZnO-2 carried this gene. Discussion and conclusion: Through the evolutionary process, microorganisms have improved their heavy metal resistance mechanisms to adapt to adverse environment. The existence of the czcC gene was confirmed by PCR and it showed high homology with Zinc resistance genes from other bacteria. Key words: Zinc oxide nanoparticles, Heavy metal, Resistance, Pseudomonas