Con l'aumento delle preoccupazioni per l'inquinamento ambientale e la sicurezza dell'acqua e dell'approvvigionamento alimentare, i biosensori sono emersi come un'alternativa interessante e conveniente ai tradizionali metodi di chimica analitica. I metalli pesanti sono inquinanti altamente tossici che sono diventati sempre più diffusi a causa delle attività umane 1,2,3,4. Tuttavia, i metodi di rilevamento convenzionali5 sono spesso costosi e inaccessibili.
I WCB sensibili al mercurio sfruttano la notevole specificità e sensibilità del fattore di trascrizione MerR 6,7,8. Nella sua funzione nativa, MerR regola l'espressione delle proteine effettrici, la cui attività detossificante conferisce resistenza al mercurio9. La capacità di MerR di regolare l'espressione genica in modo dipendente dal mercurio è stata riproposta per la regolazione delle proteine reporter nei sistemi di rilevamento del mercurio 10,11,12,13,14,15,16. Nonostante le ricerche promettenti, questi WCB devono ancora essere adottati per il monitoraggio nel mondo reale. Fattori come la fragilità biologica, i requisiti di manipolazione specializzati e l'assenza di protocolli standardizzati e materiali di riferimento certificati hanno ostacolato l'applicazione pratica 17,18,19,20.
È stato sviluppato un sistema WCB per la rilevazione ionica del mercurio utilizzando MerR accoppiato a due diverse proteine reporter. Mer-Blue esprime una proteina cromogenica e funge da biosensore colorimetrico, consentendo il rilevamento visivo o basato su telecamera. Mer-RFP, un biosensore fluorescente, consente il monitoraggio continuo dell'accumulo di segnale. Controllando attentamente i tempi di esposizione del campione durante la fase di crescita, è stata raggiunta una robusta riproducibilità in entrambi i sistemi15.
Questo articolo presenta protocolli dettagliati per il funzionamento sia di Mer-Blue che di Mer-RFP, insieme a un'analisi completa delle loro uscite di segnale. Per Mer-RFP, l'analisi si basa su un teorema di recente introduzione dell'allocazione della biosintesi proteica21. Per Mer-Blue, l'analisi colorimetrica può essere digitalizzata utilizzando un software di elaborazione delle immagini come ImageJ. Per garantire impostazioni di acquisizione delle immagini coerenti, viene presentata una configurazione di telecamera fai-da-te a basso costo denominata PelletCam. In entrambi i casi, viene fornito un software automatizzato per facilitare il funzionamento. Condividendo metodologie sperimentali e tecniche di analisi dei dati accessibili e standardizzate, viene incoraggiata una più ampia adozione di WCB per lo sviluppo di soluzioni di monitoraggio affidabili ed economiche basate su biosensori.