Tartu teadlaste leid tõotab fluoriidi töödelda säästlikumalt

Bakterid suudavad mürgises fluoriidis toimida paremini kui arvatud. Tartu Ülikooli teadlased avastasid tuntud mullabakteris seni teadmata kaitsemehhanismi, mis võib aidata arendada biotööstuses naftakeemiatooteid asendavaid bakteritüvesid.

Mineraalina peamiselt vees, mullas ja taimedel leiduv fluoriid on oluline algmaterjal mitmes tööstuses. Sellest isoleeritud fluori eri ühendeid leidub ligi veerandis maailma ravimitest, lisaks kosmeetika- ja elektroonikatööstuse toodangus. Senised fluori töötlemise viisid on aga kallid ja reostavad loodust.

Fluori isoleeritakse kõrgel temperatuuril, nõudes erilist taristut, palju energiat ja märkimisväärsel hulgal naftast saadud kemikaale. Keskkonnasõbralikuma lahendusena uurivad Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudi teadlased mullabakterit Pseudomonas putida, mis suudab lagundada mitmeid inimtekkelisi ja keskkonnale kahjulikke ühendeid.

Suuremates kogustes on fluoriid mikroobidele mürgine. Selle läheduses toimetavates mullabakterites on kujunenud välja spetsiaalsed kaitsevalgud, mis aitavad neil oma rakkudest liigset fluoriidi eemaldada. Mullabakteris Pseudomonas putida on selleks peamiselt fluoriidioone eksportiv membraanivalk CrcB.

Mitmekülgne fluoriiditolerantsus

CrcB valku kodeeriva geeni eemaldamisel kuhjub bakterirakkudesse märkimisväärses koguses fluoriidi, mis pärsib nende elutegevust. Uurides bakteri P. putida fluoriidi tolerantsuse mehhanisme avastasid mikroobigeneetika töörühma teadlased, et mõned P. putida CrcB-defektsed rakud olid spontaanselt muutunud fluoriidi mõju vastu resistentseks ka selle esmase kaitsesüsteemi puudumisel.

Lisaks spontaansetele mutantidele isoleeriti fluoriidi suhtes tolerantseid baktereid ka CrcB-defektse tüve transposoonmutageneesi teel. Teadlased märkasid, et fluoriidi juuresolekul ellu jäänud baktereid ühendas PP_3125 regulaatorgeeni inaktivatsioon. Üks geenidest, mille aktiivsust PP_3125 negatiivselt reguleerib, on BenE-I, mis muidu kodeerib mikroobides bensoaati transportivat valku. BenE-I osalust fluoriidi tolerantsuse kujunemisel kinnitasid ka transkriptoomi ja proteoomi analüüsi tulemused.

Huvitava leiuna täheldasid uurijad, et BenE-I suurem tootmine parandas küll esmase kaitse puudumisel bakteri fluoriiditaluvust, kuid ei vähendanud bakteri rakkudes sisalduva fluori kogust. Põhjusena pakuvad autorid, et valk aitab bakteril fluoriidist põhjustatud stressiga toime tulla mõnel kaudsemal viisil. Näiteks mõjutades rakumembraani või raku üldist stressitaluvust.

Järgnevate uuringutega loodavad uurijad välja selgitada, kuidas BenE-I fluoriiditaluvust suurendab ning millised molekulaarsed protsessid selle taga peituvad. Oma uuringust kirjutasid teadlased väljaandes Journal of Bacteriology.