2010. a õpilaste teadustööde riikliku konkursi tööde ja kuuenda ...

Mullabakteri Pseudomonas putida fenoolitaluvust mõjutavad teguridKristiina Aare, 12. klassNarva HumanitaargümnaasiumJuhendaja: Rita HõrakKäesolevas töös uuriti mõningate faktorite mõju mullabakteri P. putida fenoolitaluvusele. Uuritud mõjuritehulka kuulusid: orgaanilise solvendi (fenooli) kontsentratsioon, bakterite füsioloogiline seisund (logaritmilinevõi statsionaarne kasvufaas) ja geneetilised faktorid (ttgABC ja colR geenid). Kirjanduse ülevaatestutvustasin lühidalt bakteriperekonda, mille esindaja – Pseudomonas putida – oli käesoleva tööuurimisobjektiks. On teada, et selle liigi tüved on võimelised kasutama süsinikuallikana väga erinevaidühendeid, mistõttu on nende levikuareaal ulatuslik.Benseeni tuuma sisaldavad aromaatsed ühendid on keemiliselt stabiilsed, tänu millele nad ei lagune kuigikergesti ja kogunevad keskkonda. Lisaks sellele on paljud aromaatsed süsivesinikud väga toksilised, sestoma hüdrofoobsuse tõttu lahustuvad nad kergesti rakumembraanis, häirides sellega membraanifunktsioone. Seepärast pälvivad ekstremofiilsed mikroorganismid, kes taluvad aromaatseid ühendeid jasuudavad neid ka lagundada eriti suurt huvi. Palju selliste omadustega baktereid ongi perekonnaPseudomonas liikide hulgas.Inimeste huvides oleks rakendada baktereid keskkonna puhastamiseks sinna sattunud toksilistestühenditest. Selleks on aga vajalik teada, kuidas bakterid reageerivad neile ühenditele erinevatestingimustes. P. putida puhul on kirjeldatud mitmeid kohanemismehhanisme, mis aitavad sellel bakteriltoksilisi aromaatseid ühendeid taluda. Näiteks on solvenditolerantsuses tähtis bakteri võime muutamembraani läbitavust, mida reguleeritakse muuhulgas membraani fosfolipiide modifitseerivate ensüümideja väljutavate pumpadega. P. putida fenoolitolerantsust reguleerib ka kahekomponentne signaalsüsteemColRS. Üheks huvitavaks küsimuseks on see, kuidas mõjutab fenoolitaluvust bakterirakkude kasvufaas.Kirjandusest leiab viiteid, et solvenditolerantsuses oluliste geenide ekspressioon suureneb statsionaarseskasvufaasis (Bernal 2007). Sellest tulenevalt otsustati testida hüpoteesi, mille järgi võiksid statsionaarsekasvufaasi bakterirakud fenooli paremini taluda kui logaritmilise kasvufaasi rakud. Hüpoteesi kontrollisinfenoolišoki katsega (nn. tapmiskatse).Fenoolišoki katse tulemused võtaksin kokku järgmiselt: 1) Statsionaarse kasvufaasi bakterirakud taluvadlühiajaliselt kange fenooli lahusega (50 mM) töötlemist paremini kui eksponentsiaalse kasvufaasi rakud.Arvatavasti on statsionaarse kasvufaasi bakterite membraan võrreldes eksponentsiaalse faasi rakkudegafenoolile vähem läbitav. Järelikult leidis töö alguses formuleeritud hüpotees kinnitust; 2) Erineva geneetilisetaustaga tüved (metsiktüüpi tüvi, colR, ttgC ja colRttgC suhtes mutantsed tüved) käitusid fenoolišoki katsesühtemoodi. Järelikult pole uuritud geenid olulised fenooli esmasel rakku pääsemisel vaid mingite muudekohanemismehhanismide käivitamisel, mis aga letaalse fenooli kontsentratsiooni tõttu ei saanud antudkatses rakenduda.Erinevalt fenoolišoki katsest, kasutati fenoolitolerantsuse katses fenooli sellist kontsentratsiooni, misvõimaldas rakkude kasvu. Seega ei kasutatud fenooli mitte šoki- vaid stressifaktorina. Fenoolitolerantsusekatse näitas, et geneetiliselt erinevad tüved taluvad 7 mM fenooli erinevalt. colR geeni suhtes mutantne tüvi5