انتقال ژن کدکننده متالوتیونین برنج، ایزوفرم osmti-1b، به مخمر ساکارومایسس سرویزیه به منظور افزایش مقاومت به تنش های اکسیداتیو

مخمر ساکارومایسس سرویزیه به عنوان مهمترین مخمر صنعتی و اصلی ترین میکروارگانیسم مولد بیواتانول مطرح است. سویه های صنعتی مخمر طی فرآیند تخمیر، در معرض انواع تنش ها نظیر شوکهای اسمزی، تنش های اکسایشی و سمیت ناشی از متابولیت های ثانویه قرار گرفته که این مسئله منجر به کاهش عملکرد فراورده زیستی مورد نظر می شود. اتانول یک بازدارنده ی رشد در مخمر است که غلظت پایین آن سبب مهار تقسیم سلولی، کاهش حجم سلول و کاهش سرعت رشد شده و غلظت بالای آن سبب کاهش انرژی سلولی و افزایش مرگ سلولی می شود. بنابراین تخمیر موفق زمانی اتفاق می افتد که از سویه های مقاوم مخمر به غلظت های بالایی از اتانول استفاده شود. همچنین تحقیقات نشان داده است که در مخمر در مقادیر کم اکسیدانی، بیان تعداد بیشماری از ژن های دخیل در سم زدایی ros نظیر تیوردوکسین، کاتالاز و گلوتاتیون ردوکتاز افزایش می یابد. این افزایش سنتز آنتی اکسیدان ها، تشکیل دهنده ی اساس واکنش های سازگار بوده که در نهایت منجر به القای مقاومت در مخمر می شود. ولی در دوزهای بالای تنش، سلول های مخمر قادر به مقاومت نبوده و چنین شرایطی منجر به مختل شدن سیستم دفاعی آنها می شود. در این مطالعه به منظور مقاومت مخمر در برابر تنش های اکسایشی، ژن کد کننده متالوتیونین تیپ i برنج، ایزوفرم osmti-1b، که قبلا بیان آن به همراه شریک الحاقیgst در باکتری اشرشیاکلای منجر به مقاومت سلول های تراریخته در برابر پراکسید هیدروژن و کادمیوم شده بود، ابتدا به تنهایی در ناقل بیانی gpd که یک ناقل شاتل است همسانه سازی شد و به سویه ی 5dمخمر ساکارومایسس سرویزیه انتقال یافت. از آنجایی که سویه ی تولید شده مقاومت چندانی به تنش های اکسایشی نشان نداد، بنابراین به منظور افزایش بیان، حلالیت و پایداری osmti-1b در سلول های مخمر، توالی کدکننده ی گلوتاتیون- اس- ترنسفراز (gst) در ابتدای آن قرار داده شد. نهایتا دستواره ی gpd-gst-osmti-1b به سلول های مخمر ساکارومایسس سرویزیه انتقال یافت و سویه 5d-gpd-gst-mt تولید شد. پس از تایید بیان پروتئین gst-osmti-1b به کمک روش وسترن بلات در سویه 5d-gpd-gst-mt ، به منظور سنجش مقاومت ایجاد شده در این سویه، غلظت های مختلف پراکسید هیدروژن، کادمیوم و اتانول به محیط های کشت آن و سویه ی شاهد اعمال شد. نتایج حاصل از مقایسه ی منحنی های رشد در شرایط اعمال تنش بیانگر مقاومت سویه 5d-gpd-gst-mt، نسبت به غلظت های 3 میلی مولار پراکسید هیدروژن، 0.9 میلی مولار کادمیوم و 10% اتانول در مقایسه با سویه ی شاهد بود. همچنین کشت سویه های 5d-gpd-gst-mt و شاهد در محیط حاوی کادمیوم و سپس اندازگیری غلظت کادمیوم موجود در محیط در زمان هایt0 (بلافاصله پس از افزودن کادمیوم به محیط) و t1(پنج ساعت پس از افزودن کادمیوم به محیط) مشخص کرد که افزایش تحمل ایجاد شده در سویه 5d-gpd-gst-mt احتمالا به دلیل تجمع فلز در داخل سلول های مخمر حاوی gst-osmti-1b و نقش این پروتئین در کلاته کردن فلز کادمیوم بوده است.