عوامل موثر و سازوکار مولکولی زیست‌پالایی فلزات سنگین توسط سیانوباکتری‌ها

پایداری و عدم تجزیه پذیری فلزات سنگین از یک طرف و افزایش روز افزون آلودگی های زیست محیطی ناشی از فاضلاب های صنعتی از طرف دیگر، توجه به پالایش فلزات سنگین را به طور روز افزونی افزایش داده است. سیانوباکتری ها یکی از عوامل مهم سمیت زدایی و حذف فلزات سنگین در خشکی و محیط های آبی هستند. توانایی آن ها در حذف فلزات، در ارتباط با سازوکارهای مختلفی، مانند نسبت سطح به حجم بالای آن ها، حضور گروه های عملکردی با میل پیوندی بالا برای اتصال به فلزات در دیواره سلولی و اگزوپلی ساکاریدهای آن ها، حضور سیستم های کارآمد جذب و ذخیره سازی فلزات مانند متالوتیونین ها، وجود آنتی اکسیدانت های آنزیمی (آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز) و همچنین آنتی اکسیدانت های غیرآنزیمی (کاروتنوئیدها، آسکوربیک اسید، گلوتاتیون، فلاوونوئیدها) است. عوامل مختلفی مانند غلظت فلزات سنگین، ph، دما، میزان زیست توده سلولی و حضور یون های مختلف می توانند بر کارایی زیست پالایی سیانوباکتری ها در حذف فلزات سنگین موثر باشند. در این مقاله مروری، مزیت های استفاده از سیانوباکتری ها در زیست پالایی و همچنین سازوکارهای مولکولی مقاومت آن ها در برابر فلزات سنگین، مورد بحث قرار می گیرد.

Effective Factors and Molecular Mechanisms of Heavy Metal Bioremediation Using Cyanobacteria

The sustainability and nonbiodegradability of heavy metals, on the one hand, and the increasing environmental pollution caused by industrial wastewater on the other hand have increased the attention to heavy metal remediation. Cyanobacteria are one of the most important agents of heavy metals removal in drought and aquatic environments. Their ability to remove metals is related to various mechanisms such as their high surfacetovolume ratio, the presence of functional groups with high affinity for binding to metals at their cell wall and exopolysaccharides, and efficient metal absorption and storage systems such as metallothioneins, the presence of enzymatic antioxidants (superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, and glutathione reductase) as well as non enzymatic antioxidants (carotenoids, ascorbic acid, glutathione, and flavonoids). Various factors such as heavy metal concentration, pH, temperature, biomass concentration, and different ions could be effective on heavy metal bioremediation using cyanobacteria. This review article discusses the benefits of using cyanobacteria in heavy metal bioremediation and their molecular mechanisms of resistance to heavy metals.