Ağır metallerin Pseudomonas aeruginosa'da dirençlilik, pigment üretimi ve antioksidan sistem üzerine etkisinin araştırılması

Abstract

Dünyadaki hızlı nüfus artışı, endüstriyel alanın hızla gelişmesine yol açmıştır. Endüstriyel faaliyetlerin yaygın olarak kullanımının artması çevredeki ağır metallerin de hızla artmasına yol açmaktadır. Ağır metaller çevreye özellikle hayvanlara ve insanlara ciddi toksik etkilere sebep olmaktadır. Biyoremediasyonla, ağır metallerin endüstriyel atık sularından veya ağır metal ile kirlenmiş/kirletilmiş çevresel su kaynaklarından giderimi ile ilgili yoğun çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Bu yöntemde çeşitli algler, bakteriler ve fungus gibi mikroorganizmalar kullanılmaktadır. Bu mikroorganizmaların çok yüksek bir biyosorpsiyon kapasitesi sunmaları, sahip oldukları biyomoleküllerin yüksek bir metal ilgisinin varlığıdır. Bu amaçla çalışmamızda, Pseudomonas aeruginosa bakterisi kullanılmıştır. Farklı doz ve pH (5,7,9) derecelerinde Mn2+, Ni2+, Cd2+ ve Pb2+ ağır metallerinin kullanılmasıyla P. aeruginosa bakterisinin metal dirençliliği, pigment üretimi ve antioksidan savunma sistemleri (süperoksit dismutaz, katalaz, glutatyon) üzerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmamızın sonucunda; P. aeruginosa stres koşullarında, antimikrobiyal etki gösteren önemli bir sekonder metabolit olan piyosiyanin-piyoverdin gibi pigment üretmiştir. Ağır metallerin etkisiyle, pigmentler başlangıç konsantrasyonunda olumlu etki gösterirken, giderek artan konsantrasyonda olumsuz etki göstermiştir. Sonuçta çeşitli dozlarda Mn2+ bulunan Pseudomonas Broth P besiyerinde piyosiyanin miktarında; pH 5 'de pigment üretiminde azalış, pH 7'de ve 9'da artış olduğu görülmüştür. Ni2+ metalinde; pH 5 ve 7'de azalış, pH 9'da ise artış gözlenmiştir. Cd2+ metalinde her üç metalde de pigment üretiminde artış gözlenmiştir. Ayrıca P. aeruginosa'nın enzim ve metal biyosorpsiyon aktivitesinde de avantaj sağladığı görülmüştür. Sonuçta; SOD aktivitesinde, P. aeruginosa bakterisi 24 saat metal uygulama sonrasında dört metalde de kontrol grubuna göre azalışın olduğu tespit edilmiştir. Dört metal içinde mangan (42.78 U/mg protein) kontrole (52.75 U/mg protein) yakın bir aktivite gösterirken, kurşunda (32.67 U/mg protein) ise daha düşük bir enzim aktivitesi gözlenmiştir. Kadmiyum metal uygulaması sonrası bakteri de herhangi bir aktivite kaydedilmemiştir.

Rapid growth in population has generated fast moving industrial area in the world. Extensive usage of industrial activites cause increase of heavy metal pollution. Heavy metal sun fold serious toxic effects on environment, especially on human sand animals. Nowadays an intensive work has been started to annihilate heavy metals from industrial waste water and polluted environmental water viabio remediation process. In bioremediation method, several types of microorganisms like algaes, bacteria and fungus are used. The fact that these microorganisms present a very high biosorption capacity is the presence of a high metal interest in the biomolecules they have. For this purpose, we used P. aeruginosa bacteria in our study. We planned to investigate the effects of P. aeruginosa on metal resistance, pigment production and antioxidant defense systems (superoxide dismutase, catalase, glutathione) by using Mn2+, Ni2+, Cd2+ and Pb2+ heavy metals at different doses and pH (5,7,9) degrees. As a result of our study; P. aeruginosa under stres condition produced pigment like pyrocyanin-piyoverdin, which is an important secondary metabolite with an antimicrobial effect. Due to the effect of heavy metals, the pigments showed a positive effect at the initial concentration and had a negative effect on increasing concentrations. It is observable that P. aeruginosa also has an advantage in enzyme and metal biosorption activity. In the amount of pyocyanin in Pseudomonas Broth P medium with various doses of Mn2 +; the decrease in pigment production at pH 5 was observed to increase at pH 7 and 9. Decrease in pH 5 and 7 and increase in pH 9 were observed. In Cd2 + metal, an increase in pigment production was observed in all three metals. In addition, P. aeruginosa has an advantage in enzyme and metal biosorption activity. The result; In SOD activity, P. aeruginosa bacteria were found to be decreased in all four metals after 24 hours of metal application compared to the control group. In four metals, manganese (42.78 U / mg protein) showed close activity to control (52.75 U / mg protein) while lead (32.67 U / mg protein) showed a lower enzyme activity. No activity was recorded in the bacteria after the application of cadmium metal.