جداسازي و همسانه‌سازي ژن كاهنده جيوه معدني (merA) از باكتري‌هاي مقاوم به جيوه

Isolation and Cloning of mercuric reductase gene (merA) from mercury-resistant bacteria

مقدمه: برخي باكتري‌ها با داشتن ژن merA كدكننده آنزيم كاهنده جيوه معدني، توانايي ژنتيكي براي حذف جيوه از طريق احياي جيوه معدني و تبديل آن به شكل گازي و در نتيجه پاكسازي منطقه آلوده را دارند. هدف مقاله حاضر، جداسازي ژن merA از باكتري‌هاي مقاوم به جيوه و همسانه‌سازي آن در وكتور بياني مناسب به منظور طراحي وكتور پايه‌اي براي توليد اين آنزيم در باكتري و استفاده از آن براي پاكسازي محيط‌زيست است. مواد و روش ها: تعدادي باكتري موجود در مناطق آلوده به جيوه براي جداسازي ژن merA انتخاب شدند. واكنش زنجيره‌اي پليمراز براي جداسازي و همسانه‌سازي ژن merAبا استفاده از آغازگرهاي اختصاصي روي ژنوم چهار باكتري Klebsiella pneumoniae،Pseudomonas aeruginosa،Serratia marcescensوEscherichia coli انجام شد. قطعه‌هاي تكثيري در وكتور بياني pET21a+، همسانه‌سازي شدند و به روش شوك حرارتي به باكتري‌هاي مستعد E. coli TOP10 تراريزش شدند. خوشه‌بندي ژن كلون‌شده با ژن‌هاي موجود از اين نوع در NCBI با استفاده از نرم‌افزار MEGA ويرايش 4 و بررسي‌هاي بيوانفورماتيكي براي توالي آنزيم پيش‌بيني‌شده انجام شدند. نتايج: ژن merA با طول 1686 جفت باز از باكتري‌هاي K. pneumoniaeوE. coli جداسازي شد. وكتورهاي نوتركيب به روش‌هاي مختلف تأييد شدند و درستي كار با انجام توالي‌يابي تأييد شد. نتايج خوشه‌بندي، شباهت زياد اين ژن با ژن آنزيم كاهنده جيوه معدني K. pneumoniaeوE. coli در NCBI را نشان داد. بحث و نتيجه گيري: وجود ژن merA در باكتري‌هاي سازگار به مناطق آلوده به جيوه، يكي از عوامل مقاومت است كه با همسانه‌سازي آن در وكتور حاوي پروموتور بياني و انتقال آن به باكتري‌ها، ايجاد و يا افزايش توانايي باكتري‌هاي حساس در حذف مقادير زياد جيوه امكان‌پذير خواهد بود.

Introduction: Some of the bacteria having merA gene coding mineral mercury reducing enzyme, has genetic potential of Hg removing via reduction of mineral mercury and transformation of that to gas form and finally bioremediation of polluted area. The aim of this study is the isolation of merA gene from resistance bacteria and cloning of that into suitable expression vector and then the environmental bioremediation by the transformation of bacteria with this vector. Materials and methods: A number of bacteria were collected in contaminated areas with mercury in order to isolate merA genes. Polymerase chain reaction had done on the four bacterial genomes including Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens and Escherichia coli using the specific primers in order to detect merA gene. For cloning, the primers containing restriction enzyme sites are used, merA gene was isolated and amplified. The amplified fragments were cloned in the expression vector pET21a+ and via heat shock method were transformed into E. coli TOP10 competent cell. For clustering of genes, Mega software version 4 was used and bioanformatic studies were achieved for predicted enzyme. Results: merA gene with 1686 bp in length was isolated from K pneumoniae and E. coli. Recombinant vectors in transgenic bacteria were confirmed by various methods and finally were confirmed by sequencing. The result of clustering these genes with existence genes in NCBI showed high similarity. Discussion and conclusion: The existence of merA gene in bacteria that adapted to Hg pollution area is because of resistance, so with cloning this gene into suitable expression vector and transformation of susceptible bacteria with this vector ability of resistance to Hg in bacteria for bioremediation could be given.