جداسازی و تعیین خصوصیات باکتری های جذب کننده رادیوم-226 از خاک و چشمه های آبگرم معدنی در نواحی با پرتوزائی طبیعی بالا

چکیده : شهر رامسر به عنوان یکی از مهمترین مناطق با پرتوزائی طبیعی بالا در سطح جهان شناخته شده است. منشا پرتوزائی در این مناطق وجود بیش از 50 چشمه آبگرم حاوی غلظت بالای رادیوم-226 است که سبب پرتوگیری داخلی و خارجی ساکنین منطقه می شود. هدف این تحقیق جداسازی و شناسائی باکتری های بومی جاذب رادیوم از نمونه های خاک و چشمه های آبگرم این منطقه است. باکتری ها از طریق بیوشیمیائی و مولکولی با تعیین توالی ژن 16s rrna و نواحی بسیار متغیر v3,v6، در حد گونه شناسائی و درgenbank ثبت شدند. از میان 15 باکتری جداسازی شده، کوکوباسیل های گرم منفی با پیگمان قرمز متعلق به گونهserratia marcescens (zf03) با بالاترین قدرت جذب رادیوم)80-75% جذب معادل kbq g-138 (شناسائی شد. این میزان جذب رادیوم بالاترین میزان جذب زیستی گزارش شده تاکنون است. لذا بهینه سازی جذب با بررسی اثر فاکتورهای مختلف فیزیکوشیمیائی صورت گرفت. ایزوترم واکنش جذب زیستی رادیوم توسط این باکتری، از هر دو مدل لانگ موئیر و فروندلیچ و کینتیک آن از مدل pseudo-second-order تبعیت می کند. نتایج طیف سنجی مادون قرمز(ftir) نشان داد که گروه های هیدروکسیل، کربکسیل و کربنیل ساکاریدها و گروه های آمینوپپتیدی بیشترین گروه های فعال در جذب رادیوم هستند و تشکیل کمپلکس بین رادیوم و گروه های عامل در پروتئین ها، پلی ساکاریدها و لیپیدهای بیومس سلولی صورت می گیرد. مطالعات میکروسکوپ الکترونی sem تغییرات سطحی و مورفولوژیک باکتری در مجاورت رادیوم و عکسبرداری tem حضور نواحی متراکم الکترونی در قسمت میانی دیواره سلولی که بیانگر جذب سطحی رادیوم است، را نشان داد. مقایسه پروفایل پروتئینی باکتری zf03 قبل و پس از استرس رادیوم (1000 و 6000 بکرل) با روش ژل الکتروفورز دو بعدی انجام شد. پس از تصویر برداری ژل ها توسط نرم افزار meloni 6 مورد آنالیز قرارگرفتند و پروتئین های افزایش بیان یافته یا جدید بوسیله طیف سنجی جرمی (tandem ms) و جستجو در پایگاه اینترنتی ncbi شناسائی شدند. در مجاورت با 1000 بکرل رادیوم، 14 پروتئین افزایش بیان داشته و 3 پروتئین جدید ظاهر شدند. از این تعداد در مجموع 14 پروتئین واجد فعالیت های کلیدی در ماشین سنتز پروتئین، پاسخ به استرس، ترمیم dna،فعالیت آنتی اکسیدانی و چاپرونی ، گلیکولیز و گلوکونئوژنز و متابولیسم انرژی، بیوسنتز نوکلئوتیدها، نسخه برداری، ترجمه و انتقال سیگنال و حفاظت از غشاء، شناسایی شدند. هنگامی که باکتری ها در مجاورت دز بالای 6000 بکرل رادیوم قرار گرفتند، 19 پروتئین افزایش بیان و یک پروتئین کاهش بیان و 4 پروتئین جدید ظاهر شدند. از این تعداد 16 لکه شناسائی شدند. به نظر می رسد که استراتژی باکتری در مقابله با استرس دز بالای رادیوم، علاوه بر افزایش بیان پروتئین های پاسخ به استرس، چاپرون و پروتئین های کلیدی در مسیرهای متابولیک مختلف، کاهش انتشار غیرفعال به درون سلول، افزایش بیان و ظهور پروتئین های جدید برای تأمین انرژی کارآمد و کافی و برای حفاظت و ثبات ساختار غشاء و انتقال مولکول ها و سیگنال های حیاتی سلول است. در کل نتایج این تحقیق 1)سویه zf03 را به عنوان جاذبی جدید با بالاترین قابلیت جذب رادیوم و پتانسیل بالا در طراحی بیوراکتور برای پاکسازی رادیوم در مناطق با پرتوزائی طبیعی بالا و در پساب حاصل از صنعت استخراج اورانیوم معرفی می کند، 2) این تحقیق اولین مطالعه و بررسی چگونگی سازگاری و پاسخ باکتری به استرس رادیوم توسط پروتئومیکس است، 3) همچنین اولین گزارش موجود در بررسی گروه های عامل در جذب زیستی رادیوم توسط باکتری جاذب است.