Tartu Ülikooli teadlased avastasid mullabakteris mehhanismi, mis aitab mikroobidel kohaneda nende rakkudele mürgise fluoriidiga. Leid võib kujutada olulist teetähist, sest aitaks vähendada biotööstuses naftakeemiatoodete kasutamist.
Fluoriidi leidub mineraalina peamiselt vees, mullas ja taimedel, kuid on oluline algmaterjal ka mitmetes tööstusharudes. Näiteks vajavad fluoroühendeid ligi veerand maailma ravimitest, sest need aitavad hoida ravimeid kehas kauem aktiivsena ja paremini läbi rakumembraani tungida. Lisaks sisaldavad neid paljud hügieeni-, kosmeetika- ja elektroonikatooted. Fluoroühendite süntees on aga praegu kallis ja saastab keskkonda.
Hakatuseks on vaja fluori eraldamiseks kõrget temperatuuri. Selleks omakorda on vaja erilist taristut, palju energiat ja märkimisväärsel hulgal naftast saadud kemikaale. Kogu protsess paiskab loodusesse fluoritud kasvuhoonegaase. Nende globaalse soojenemise potentsiaal ehk GWP on süsihappegaasi (CO2) omast paiguti kuni 23 000 korda suurem.
Teadlased näevad pinnases elavat bakterit Pseudomonas putida‘t paljulubava alternatiivina, sest see aitab biolagundada keskkonda saastavaid aineid ja sünteesida väärtuslikke kemikaale, sealhulgas fluoroühendeid. Bakter sobib selleks hästi, sest suudab taluda mitmesuguseid füüsikalis-keemilisi stressitingimusi. Lisaks kasvab P. putida kiiresti, tema ainevahetus on mitmekesine ja teadlaste käsutuses on tõhusaid vahendeid, kuidas selle geene oma soovi järgi muuta.
Mikroobe kaitsevad mürgise fluoriidikoguse eest erilised valgud. Bakteris P. putida teeb seda membraanivalk CrcB, mis pumpab kahjulikud fluoriidioonid rakkudest välja. Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudi mikroobigeneetika töörühma teadlased eesotsas Maia Kivisaarega uurisid, kuidas bakter fluoriidi sisaldavas keskkonnas kohaneb, kui sellelt võetaks võimalus CrcB valku toota.
Uue ülesandega geenid
Analüüs näitas, et kui bakteritel seda esmast kaitsesüsteemi enam polnud, tekkisid mõnes bakterirakus iseeneslikult mutatsioonid, mis muutsid need fluoriidi suhtes vastupidavamaks. Fluoriidi sisaldavas keskkonnas ellu jäänud baktereid ühendas kindel tunnus: nende regulaatorgeen PP_3125 lakkas töötamast.
Selgus, et PP_3125 pärsib geeni BenE-I aktiivsust. Seni teadaolevalt on selle geeni ülesanne kanda rakkudest välja bensoaati, mis on kõrgemas kontsentratsioonis rakkudele samuti mürgine.
Biotööstuse jaoks konstrueeritud bakteritüvedes peab fluoroühendite biosüntees toimuma tõhusamalt. Selleks peavad bakterid suutma taluda kõrgemat rakusisest fluoriidi kontsentratsiooni. Katsete tulemusena leidsid uurijad selleks võimaliku uue mehhanismi: BenE-I aitas bakteril paremini fluoriidi taluda, kuid ei vähendanud rakkudes mürgise aine kogust.
Teadlased loodavad, et kui nad teevad kindlaks BenE-I täpse molekulaarse toimemehhanismi, aitab see kasvatada uutes produtsenttüvedes fluoroühendite saagikust ja muuta bakterite kasutamist biotööstuses oluliselt tõhusamaks.
Uuringu tulemused avaldati väljaandes Journal of Bacteriology.