KÖRNYEZETVÉDELEMBEN ÉS VÍZGAZDÁLKODÁSBAN ALKALMAZOTT BIOTECHNOLÓGIÁK Fémkötő fehérjék és peptidek szerepe a nehézfémek bioremediációs és fitoremediációs folyamatában Tárgyszavak: nehézfém-szennyezés; bioremediálás; fitoremediálás; metallotionein; fitokelatin; transzgénikus növény. A fémionok közül egyesek nyomelemek formájában nélkülözhetetlenek, viszont nagyobb koncentrációban már mérgező hatást fejthetnek ki. Napjainkban számos nehézfém jelenléte az egész világra kiterjedő környezeti kockázatot jelent, mivel sok más szennyező anyagtól eltérően kémiai vagy biológiai lebontásuk nem valósítható meg, ezért környezetünkből való eltávolításuk nehézségekbe ütközik. A többnyire bányászati tevékenységekből és kohászatból, a szennyvíziszapból, ill. foszfátműtrágyák alkalmazásából származó kadmium mint környezeti szennyezés pl. egyre inkább fokozódó méreteket ölt. Így a nehézfémek ártalmatlanítására alkalmas mikroorganizmusok és növények felhasználása a szakemberek körében az érdeklődés középpontjába került. A bioremediáción alapuló eljárások kedvező alternatívának bizonyulnak kis költségvonzatuk és megfelelő hatékonyságuk következtében. A mikroorganizmusok a fémeket eltávolítják a szennyvízből, elkülönítik a talajból és üledékekből vagy szolubilizálással lehetővé teszik kivonásukat. A fitoremediáció egy új technológia, amelynek alapja, hogy a szennyezett területek tisztítására arra alkalmas növényeket alkalmaznak. A fitoextrakció folyamata a fémek (vagy más szennyező anyagok) eltávolítását jelenti a szennyeződött talajból, amelynek során a fém a talajból a növény betakarítható részeibe kerül át, és itt koncentrálódik. Az elmúlt időszak tapasztalatai alapján a fitoremediációs eljárásokat gazdaságos módszernek tekintik a toxikus fémekkel szennyezett területek remediálására, szemben a hagyományos technológiák (például talajcsere, talajszilárdítás, illetve kimosás) alkalmazásával, amelyekről ismeretes, hogy igen költségigényesek.
A mezőgazdasági területek elsősorban kadmiummal szennyezettek, amely a foszfátműtrágyák túlzott mértékű alkalmazásának, a szennyvíziszap kihordásának és a légköri ülepedés folyamatának következménye. A kadmiumot egyes növényfajták, pl. burgonya, gabonafélék, leveles és gyökeres zöldségek, ill. gyümölcsök könnyen felveszik a talajból, emiatt a kadmiumszenynyeződés a mezőgazdasági környezeten keresztül az emberek által elfogyasztott élelmiszerekben is egyre növekvő tendenciát mutat. Egyes baktériumok és magasabb rendű szervezetek olyan védekező mechanizmust fejlesztettek ki a toxikus fémekkel szemben, amelyekkel ártalmatlanná tehetik őket. Ezek a szervezetek a nehézfémek által kifejtett hatásokra érzékenyen reagálnak különféle védekező folyamatok, például kizárás, kompartmentalizáció, komplexképződés segítségével, vagy a nehézfémek megkötésére alkalmas metallothionein (MT) fehérjék és fitokelatin (PC) peptidek szintézisével. A természetes módon előforduló szervezetek között olyan egyedeket keresnek, amelyek hatékony fémabszorpciós, akkumulációs vagy ellenálló mechanizmusokkal rendelkeznek. Ezek segítségével olyan baktériumokat és növényeket fejleszthetnek ki, amelyek alkalmasak a szennyezett víz és talaj remediálására. A fémek megkötésére alkalmas fehérjék bevezetésének és/vagy túlzott kifejeződésének kihasználásával növelhető a baktériumok és növények fémkötő képessége, toleranciája vagy akkumulációja. A fémakkumuláció fokozására az utóbbi időben egyes növényekben tökéletesítették a fitokelatin (PC) peptid bioszintézisének módosítását. Azokat a peptideket tanulmányozták, amelyek a fémek megkötésére alkalmas aminosavakat (főként hisztidin és cisztein maradékokat) tartalmazzák. Nehézfém-rezisztencia mechanizmusok A bakteriális fémrezisztencia végbemehet a mérgező fémek sejtből való kiszivattyúzásával vagy enzimatikus méregtelenítéssel (általában redoxireakciókkal), amely során a mérgező ionok kevésbé toxikus vagy nehezebben hozzáférhető fémionokká alakulnak át. Esetenként a fémek bioakkumulációja vagy elkülönítése fiziológiailag hozzáférhetetlen formában is megvalósítható. Azok a gének, amelyek alkalmasak ezeknek a rezisztenciarendszereknek a kódolására, leggyakrabban plazmidokon vagy transzpozonokon helyezkednek el. Komplexképzés segítségével a legtöbb eukariota szervezet alkalmas a fémek méregtelenítésére. A metallothionein (MT) típusú fehérjék kis molekulatömegű (6–7 kDa), ciszteinben gazdag fehérjék, amelyek állatokban, magasabb rendű növényekben, eukariota mikroorganizmusokban és egyes prokariota szervezetekben találhatók. Az MT fehérje aromás aminosavat, ill. hisztidint nem tartalmaz, viszont a CysH-CysH, CysH-X-CysH és CysH-X-X-CysH ismétlődő részek (amelyekben X bármilyen aminosavat jelölhet) mindig jelen vannak. Ezek a fehérjék ciszteintartalmuk és szerkezetük alapján három különböző csoportba oszthatók. Az emlős szervezetek I-es típusú metallothionein fehérjéket tartalmaznak, amelyek rendszerint 61 aminosavból állnak, ebből 20
ciszteinszármazék. Ezek tartalmaznak olyan részeket (doméneket), amelyek alkalmasak 7 kétértékű vagy 12 egyértékű fémion koordinálására. Az élesztőben, cianobaktériumokban és egyes magasabb rendű növényekben ugyancsak megtalálható kis molekulatömegű metallothionein fehérjék szintén jelentős ciszteintartalommal rendelkeznek, de ezek eloszlása eltér az emlős MTben megfigyelhető ciszteineloszlástól, így ezeket a fehérjéket a II-es típusú kategóriába sorolják. A metallothionein fehérjék bioszintézise transzkripciós szinten szabályozható, a folyamatot számos tényező indukálja, így pl. hormonok, citotoxikus hatások, a fémek közül pedig a kadmium (Cd), cink (Zn), higany (Hg), réz (Cu), arany (Au), ezüst (Ag), kobalt (Co), nikkel (Ni) és bizmut (Bi). Prokariota típusú metallothionein fehérjét ez ideig csak a Synechococcus nem néhány cianobakteriális törzséből sikerült azonosítani. Erre a metallothioneinre jellemző, hogy kódolását a smtA gén végzi, ciszteintartalma kisebb, mint az emlős MT esetében. A növényi sejtekben a nehézfémek toleranciájának irányítása az alábbi mechanizmusokkal lehetséges: 1. fém kötődése a sejt falához, 2. csökkentett mértékű transzportfolyamat a sejtmembránon keresztül, 3. aktív kiáramlás, 4. kompartmentalizáció és 5. kelátképződés. Leggyakoribb a kelátképződés, amely a fémkötő peptidek indukcióján és a fémkomplexek képződésén keresztül mehet végbe. A metallothionein fehérjék III. típusát a fitokelatinok (PC) képezik, amelyek felelősek a növényekben a nehézfémekkel való komplexképződésért. Ezek a peptidek a sejtekben enzimatikusan keletkeznek toxikus fémek hatására. Fitokelatin indukálódhat az eddig vizsgált összes autotróf növényben, illetve néhány gombában. A fitokelatinok (γ-Glu-Cys)nX szerkezetűek, amelyekben X helyén Gly, γ-Ala, Ser vagy Glu állhat. A szervezet méretétől függően „n” 2–11 közötti lehet; a leggyakrabban megtalálható forma általában 2–4 peptidet tartalmaz. A fitokelatinok bioszintézisét számos fém indukálhatja, például Cd, Hg, Ag, Cu, Ni, Au, Pb és Zn; ezek között a kadmium rendelkezik a legerősebb indukáló hatással. A folyamatban a fém kötődik a folyamatosan expresszált γ-glutamilciszteinil-dipeptidil transzpeptidáz (PC-szintáz) enzimhez, így aktiválja a PCszintázt, hogy katalizálja a glutation (GSH) átalakítását fitokelatin formává (1. ábra). A glutation, amely a PC-szintáz szubsztrátja két lépésben szintetizálódik az őt alkotó aminosavakból. Az első lépést a γ-glutamil-Cysszintetáz (γ-ECS) katalizálja, a másodikat pedig a glutationszintetáz (GS). A γ-ECS mennyiségét a glutation visszacsatolásos mechanizmussal szabályozza, a folyamatot a cisztein hozzáférhetősége is befolyásolja. Növényi MT-szerű gének izolálását már sikerült megvalósítani néhány növényi fajból, pl. kukoricából, szójababból, rizsből, búzából, dohányból és a
Brassica napusból. A fémek ártalmatlanításában betöltött szerepük azonban még nem teljes mértékben tisztázott. Az I-es típusú MT-szerű géneket túlnyomó részben a gyökerekbe, míg a II-es típusúakat elsősorban a levelekbe expresszálják.
cisztein + glutamát –
γ-ECS
+
γ-glutamil-cisztein Cd glicin
GS
glutation
PC-szintáz +
fitokelatin
1. ábra Fitokelatinok szintézise növényekben Heterológ metallothionein fehérjék kifejeződése baktériumokban A fémtolerancia, -megkötés (szekvesztrálás) vagy -akkumuláció növelése céljából a baktériumokban széles körben tanulmányozzák a metallothionein fehérjék jelentős mértékű fémkötő képességét. A vizsgálatok során különféle forrásokból származó metallothionein fehérjéket expresszáltak intracelluláris úton Escherichia coliba (majom MT, élesztő MT, emberi MT-II, egér MT-I, szivárványos pisztráng MT, növényi MT, ill. borsó PsMTA). A metallothionein fehérjék intracelluláris expressziója során azonban számos nehézség merülhet fel; problémát jelent például a megfelelő stabilitás és a kifejeződött heterológ fehérjék rövid felezési ideje. A metallothionein fehérjék meglehetősen nagy ciszteintartalma gátolhatja a citoszolban végbemenő celluláris redoxireakció-
kat. Vizsgálati eredmények alapján humán MT és arapapagály araB fúziós fehérjéjének expressziójával az MT stabilitása növelhető. A fúziós fehérje expresszálásával Escherichia coli esetében a kadmiumakkumuláció ötszörösére fokozódott a kontrollsejtekhez képest; a fémrezisztencia növekedését azonban ebben az esetben nem észlelték. Ettől eltérően, humán MT-II E. coliba való intracelluláris expressziója során a sejtek fokozott fémrezisztenciáját jelentették. Az intracelluláris aktivitások megakadályozásának problémáját oly módon próbálják elkerülni, hogy a fémkötőket a sejt felszínén expresszálják. A metallothionein fehérjék expresszióját az E. coli felszínén sikeresen végrehajtották. MT nélküli kontrollsejtekkel összehasonlítva néhány esetben a metallothionein fehérjéket expresszáló sejtek fokozott kadmiumakkumulációját figyelték meg. Elvégezték az E. coli sejtek fémakkumulációjának összehasonlítását abban az esetben, amikor az adott emlős metallothioneinnek csak az α- vagy csak a β-részeit expresszálták a sejtek felszínén. Csupán az α-domén felszíni expressziója sokkal hatékonyabbnak bizonyult a fémakkumuláció folyamatában, mint az egész MT egység esetében. A kontrollsejtekkel összehasonlítva a kadmiumakkumulációban 17-szeres növekedés volt elérhető az α-domént expresszáló sejtek által, míg a β-domént expresszáló sejtek csak háromszoros növekedést eredményeztek. Ezen kívül említésre méltó az a tény is, hogy 30 µM kadmium-kloridban való növekedés során a csak α-domént expresszáló sejtek több Cd-ot akkumuláltak, mint azok a sejtek, amelyek a teljes MT fehérjét expresszálták. Fémkötő peptidek expressziója Hatékonyabb fémkötő peptidek de novo tervezésével, ill. peptidkönyvtárakból való megfelelő kiválasztásával a fémkötő affinitás, kapacitás, specificitás és szelektivitás fokozható. Számos fémkötő peptidet tanulmányoztak azzal a céllal, hogy növeljék az E. coli sejtek kadmiumrezisztenciáját vagy akkumulációját. A természetes módon előforduló, kadmium megkötésére alkalmas metallothionein fehérjék és fitokelatin peptidek jelentős ciszteintartalommal rendelkeznek. A hisztidinről ismeretes, hogy nagy affinitást mutat a Zn2+, Co2+, Ni2+ és Cu2+ átmenetifémionok iránt. A periódusos rendszerben elfoglalt helyzetükből következik, hogy a Zn2+ és Cd2+ hasonló tulajdonságúak. Az utóbbi időben vizsgálták a cisztein vagy hisztidin különböző szekvenciáiból álló peptideket a kadmium hatékony megkötésére. Az egyik vizsgálat során olyan fémkötő peptideket expresszáltak E. coli felszínén, amelyek (GHHPHG)2 hisztidint (HP) vagy (GCGCPCGCG) ciszteint (CP) tartalmaztak. CP és HP felszíni megjelenítése a bioakkumulációt négyszeresre, ill. kétszeresre növelte. Egy ismétlődő, ciszteinben gazdag fémkötő (CGCCG)3 rész maltózkötésű fehérjével való fúziós expressziója E. coliban a Cd2+ és Hg2+ kötődését 10-szeresére növelte.
Egy peptidkönyvtár tanulmányozása során olyan, kadmium iránti affinitással rendelkező hexapeptidet (CdBP) választottak ki, amely egy hisztidint tartalmazott, cisztein viszont nem volt benne. Ezt a hexapeptidet (HSQKVF) expresszálták fúzió formájában az OmpA felszínére E. coliban, és ennek eredményeképpen a kontrollsejtekkel való összehasonlítás során a kadmium mérgező koncentrációival szemben fokozott toleranciát tapasztaltak (2. ábra). Ennek a peptidnek a négyszeres fúziója laktátdehidrogenáz (LDH) vagy zöld fluoreszcens fehérje (GFP) N-terminális részéhez a kadmium mérgező koncentrációival szemben a sejtek megnövekedett toleranciáját eredményezte az intracelluláris expresszálás folyamata során. Cink iránti affinitás vizsgálata során négy hisztidint (SYHHHH) tartalmazó hexapeptidet expresszáltak E. coli felszínén, és ellentétben a CdBP expresszálásával ebben az esetben nem tapasztalták a kadmiummal szembeni tolerancia fokozódását a sejtekben. Ezekből a vizsgálati eredményekből levonható az a következtetés, hogy a csak egy hisztidint tartalmazó peptid, más specifikus aminosavval való kombinációban éppen olyan hatékony lehet, mint egy több hisztidinből felépülő másik peptid. CdBP: His Ser Gln Lys Val Phe His4: Ser Tyr His His His
sejt felszíne
külső membrán NH2
COOH
2. ábra Kadmiumkötő peptid (CdBP) és His4 peptid expressziója Escherichia coli felszínén Az 1. táblázat a kadmium akkumulációjának és toleranciájának vizsgálatáról tartalmaz összefoglalást fémkötő peptidek és metallothionein fehérjék E. coli felszínén való kifejezésekor.
1. táblázat Escherichia coli felszínén kifejezett fémkötő peptidek és fehérjék, hatásuk a sejtekre Cd-expozíció esetén Peptid/fehérje
Expressziós hely
Hatás
His6, egyszeri vagy egymás utáni kifejezés
OM, LamB
Cd-akkumuláció 5-szörös és 11-szeres növekedése
Humán MT
OM, Lpp
Cd-akkumuláció 66-szoros növekedése
Emlős MT
OM, LamB
Cd-akkumuláció 15–20-szoros növekedése
CdBP (HSQKVF)
OM, OMPA
megnövekedett Cd-tolerancia
HP (GCGCPCGCG)
OM, LamB
Cd-akkumuláció négyszeres növekedése
HP (GHHPHG)2
OM, LamB
Cd-akkumuláció háromszoros növekedése
MT α-domén
OM, LamB
Cd-akkumuláció 17-szeres növekedése
Neurospora crassa MT 1–12 egymás utáni ismétlése
periplazma, maltózkötő fehérje
Cd-akkumuláció 10–65-szoros növekedése
(CGCCG)3
OM, LamB
Cd-akkumuláció 10-szeres növekedése
Rövidítések: OM – külső membrán; LamB – kalcium-kötő; Lpp – fehérje; OmpA – ciszteintartalmú peptid; HP – hisztidintartalmú peptid.
Növények szerepe a fitoremediációs folyamatokban Fitoextrakciós folyamatokra azok a növények alkalmasak, amelyek rendelkeznek azzal a képességgel, hogy jelentős mennyiségű fémet akkumulálnak, ill. továbbítanak a növény begyűjthető (betakarítható) részébe, emellett gyorsan növekednek és nagy tömegű biomasszát termelnek. Ismeretesek olyan hiperakkumuláló növények, amelyek kiemelkedően nagy mennyiségű fémet akkumulálhatnak, de sajnos rendkívül lassan nőnek és elenyésző mennyiségű biomasszát eredményeznek. A fémek akkumulálására alkalmas növényeket három csoportba lehet sorolni annak függvényében, hogy milyen típusú fémek akkumulációjára képesek: 1. Cu-Co-; 2. Zn-Cd-Pb- és 3. Ni-akkumulátorok. A fitoremediációval kapcsolatos kutatások folyamán egyrészt természetes módon előforduló hiperakkumulátor növényeket keresnek, másrészt pedig olyan növények genetikai módszerekkel való kifejlesztését tanulmányozzák, amelyek rendelkeznek ezekkel a jellegzetességekkel. Azoknak a fémkötő fehérjéknek és peptideknek, amelyeket a kutatások során bevezetnek a növényekbe a fémtolerancia és/vagy -akkumuláció mértékének növelése céljából, fémspecifikusnak kell lenniük, ami azt jelenti, hogy csak a toxikus fémeket
(például Cd, Hg és Pb) különíthetik el, az esszenciális nyomelemeket (például Zn) pedig nem. Heterológ metallothionein fehérjék bevezetése transzgénikus növényekbe A vizsgálatok során metallothionein fehérjék expresszálására alkalmas transzgénikus növényeket keresnek a kadmiumtűrés, -akkumuláció növelése, ill. eloszlásának megfelelő módosítása céljából (2. táblázat). 2. táblázat Metallothioneinok kifejezése transzgénikus növényekbe MT-forrás
Növekedési feltételek
Cd-tolerancia/-akkumuláció
Humán MT-II
MS-közeg
gyökér és hajtás növekedése 100 µM koncentrációig nem befolyásolt
Emberi máj MT-IA 12-szer ismétlődő α-doménje
MS-közeg
gyökér és hajtás növekedése 100 µM koncentrációig nem befolyásolt
Nicotiana glutinosa
MS-közeg
Cd-rezisztencia 200 µM Cd-koncentrációig; transzgénikus magvak
MT-szerű gén
200 µM koncentrációjú Cd-ra szelektálva
Egér MT-I
Egér MT-I
in vitro növekedésű csíranövények 0,02 µM koncentrációjú 109Cd hatása alatt terepen való növekedés
Kínai hörcsög MT–II-βglükuronidáz fúzió
in vitro növekedésű palánták 70%-kal kevesebb 109Cd-akkumuláció a transzgének leveleiben, mint a kontrollesetekben
Humán MT-β-glükuronidáz fúzió
in vitro növekedésű palánták 60–70%-kal kisebb mértékű Cd-akkumuláció a transzgének hajtásaiban, mint a kontrollesetekben
Humán MT-II
terepi növekedés
Cd akkumulációja transzgének leveleiben 25%-kal kevesebb, gyökereiben 5%-kal több, mint a kontrollesetekben Cd akkumulációja a kontrollesetekkel összehasonlítva a transzgének leveleiben 14%kal kisebb mértékű
a kontrollesetekkel összehasonlítva 73%-kal kevesebb Cd a levél lemezében; az összes Cdakkumuláció a kontrollesetekhez viszonyítva nem változott
A metallothioneinek transzgénikus növényekbe való integrációjáról az első jelentés 1989-ben jelent meg. A kísérletek során humán MT-II gént vezettek be dohányba és repcébe, és a vizsgálatok szerint 100 µM koncentrációig a
kadmium nem befolyásolta ezeknek a transzgénikus csíranövényeknek a növekedését. Néhány, ettől eltérő tanulmányban 200 µM Cd2+-koncentrációig fokozott kadmiumtoleranciát tapasztaltak, más esetekben pedig a kadmium megváltozott eloszlását figyelték meg a transzgénikus növényekben. Fitokelatinok bioszintézisének módosítása Napjainkban nagymértékben kutatják a mérgező fémek akkumulálása céljából olyan emlős metallothionein fehérjék bevezetését a növényekbe, amelyekről ismeretes, hogy hatékonyan részt vesznek az emlősökben található fémek méregtelenítésében. A vizsgálati eredmények alapján azonban a növényekben a fitokelatinok a legfontosabb méregtelenítők a fémekkel való kelátképződésen keresztül. A glutation és fitokelatinok szintézisében részt vevő enzimek módosítása vagy túlzott kifejezése hatékony módszer lehet a nehézfémek tűrésének és akkumulációjának növelésére a növényekben. Új kadmiumkötő peptid expressziója Napjainkban olyan korszerű kadmiumkötő peptideket (CdBP) keresnek, amelyek szelektív vagy fokozott fémkötő tulajdonságokkal rendelkeznek. A kutatások során olyan kadmiumkötő (HSQKVK) peptidet izoláltak, amely fokozza a 30 µM CdCl2-dal kiegészített közegben növekedő transzgénikus dohány fémtoleranciáját. Növények géntechnológiai módszerekkel történő módosítása fémek megkötésének és remediálásának céljából Az elvégzett kísérletekből nyilvánvalóvá vált, hogy szükség van azoknak a mechanizmusoknak a tisztázására, amelyek irányítják a fémek felvételét, áthelyezését és tárolását azokban a növényekben, amelyek genetikai módszerekkel végrehajtott módosításokkal alkalmasak arra, hogy fitoremediációs célokból a kadmiumot eljuttassák a táplálkozásra nem alkalmas vagy betakarítható szövetekhez. A növényekben a fémek felvétele többnyire a gyökereken keresztül történik. Ebből következik, hogy a fitoremediációra alkalmas növények generációinak kiválasztásakor fontos figyelembe venni a gyökerek jellemzőit, például mélységét, sűrűségét, ill. a penetráció mértékét az anaerob zónákba. A fém felvételét jelentősen befolyásolja annak biológiai hozzáférhetősége, amely pedig a fém koncentrációjától és a talaj pH-értékétől függ. A fém biológiai hozzáférhetőségét növelni lehet a talaj pH-értékének csökkentésével, egyes kelátképző anyagok, pl. talajextraháló oldatok, redukálószerek vagy talaj mikroorganizmusok alkalmazásával, amelyek serkentik a fém felvételét. Egyes, a kadmiummal, rézzel, higannyal szemben hiperszenzitivitást mutató mutánsok, pl. Arabidopsis thaliana tanulmányozása egyre több információt szolgáltat a fémek akkumulációját irányító mechanizmusokról.
Napjainkban számos kísérletet végeznek azzal a céllal, hogy megvalósítsák a metallothionein fehérjék előállítását a növényekben a fémtűrés és/vagy -akkumuláció növelése céljából. Ez ideig azonban többnyire csak modell jellegű fajokat sikerült genetikailag lérehozni. A fitoremediációra alkalmas fémakkumuláló növények kifejlesztésében további lépést jelentene bizonyos hozamnövények vagy nagy biomasszájú növények alkalmazása. Az eddigi tapasztalatok alapján a jelentős biomassza-mennyiséget eredményező indiai mustár, ill. árpa hatékony fitoremediációs képességgel rendelkezik; ezen kívül, újabban végzett kutatások során kifejlesztették a transzgénikus nyárfát a higany fitoremediációja számára. Vizsgálatok szerint az amerikai tulipánfa, módosított higanyion-reduktáz gén merA expresszálásával, 10-szer több elemi higanyt szabadít fel a légkörbe, mint a nem transzformált fiatal növény. Ennek magyarázata, hogy a merA az erősen toxikus Hg2+ formát a sokkal kevésbé mérgező elemi Hg0 formává konvertálja. Következtetések Napjainkban a bioremediációs folyamatok erőteljes fejlesztés alatt állnak a fémekkel szennyeződött hulladékok ártalmatlanítása céljából. A kutatások végső célja, hogy a fémekkel szennyezett víz, szennyvíz és talaj bioszorpciós folyamataiban hatékony mikroorganizmusokat vagy növényeket alkalmazzanak. A toxikus fémeket a növény táplálkozásra nem alkalmas szöveteihez kell eljuttatni azzal a céllal, hogy a lehetőségek szerint minimálisra csökkentsék a fémek emberekre kifejtett káros hatásait. A natív és/vagy genetikailag módosított peptidek és fehérjék heterológ expressziója hatékony megoldásnak tűnik az alkalmazott mikroorganizmusok fémkötő képességeinek fejlesztésében. A jelenlegi kísérleteket azonban többnyire még csak laboratóriumi szinten végzik, és csak a későbbiekben derül fény arra, hogy a bioremediáció iparilag elfogadott eljárássá válik-e. (Molnár Kinga) Mejáre, M.; Bülow, L.: Metal-binding proteins and peptides in bioremediation and phytoremediation of heavy metals. = Trends in Biotechnology, 19. k. 2. sz. 2001. p. 67–73. Kotrba, P.: Enhanced bioaccumulation of heavy metal ions by bacterial cells due to surface display of short metal binding peptides. = Applied Environmental Microbiology, 65. k. 11. sz. 1999. p. 1092–1098.
