Entwicklung eines biologischen Nachweissystems für Arsenit und Arsenat in Trinkwasser

Arsenit und Arsenat sind als giftige Substanzen im Grundwasser für eine Reihe von Entwicklungsländern von unmittelbarer Bedeutung. In diesen Ländern wird das Grundwasser vor allem in den Dörfern mit Wasserpumpen für den direkten Verbrauch heraufbefördert. Um das Wasser aus den Brunnen auf ihren Arsengehalt zu untersuchen, müssen dringend einfache, billige und schnelle Nachweisverfahren eingeführt werden. Das von uns entwickelte System basiert auf der Erkennung von Arsen durch rekombinante Escherichia coli Bakterien und einer anschliessenden biochemischen Nachweisreaktion. Der zentrale molekulare Schalter in diesem Biosensorsytem ist das bakterielle Arsenresistenz-vermittelnde Regulatorprotein (ArsR).

Für die Routineanwendung des Biosensortests vor Ort sehen wir zwei verschiedene Formen vor: eine semi-quantitative Version, bei der das ArsR-Gen mit dem Galaktosidase-Reportergen gekoppelt ist und Arsen durch eine Farbreaktion nachgewiesen wird; und eine quantitative Version mit dem Luziferase-Reportergen, wobei die Bakterienzellen in Anwesenheit von Arsen Licht abstrahlen. In Laboruntersuchungen mit den Luziferase-Reporterbakterien konnten wir Arsenit in Konzentrationen zwischen 10 und 30 nM (~0,8-2,5 µg/l) innerhalb von 30 Minuten nachweisen. Die Signalintensität ist linear zwischen 30 nM und 1 µM Arsenit (~2,5-75 µg/l), sodass die Empfindlichkeit des Biosensortests gegenüber umweltrelevanten Arsenitkonzentrationen gewährleistet ist.

Zusammenarbeit

  • Das Testsystem wurde in Zusammenarbeit mit Dr. Sylvia Daunert von der Universität von Kentucky entwickelt.
  • Trocknungsmethoden für Bakterien wurden in Zusammenarbeit mit Dr. A. Malik von der DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen) in Braunschweig entwickelt.

Kontakt EAWAG
Jan Roelof van der Meer, vdmeer@eawag.ch

Projektdauer
Juni 2000 bis Dezember 2001

Finanzierung
über die DEZA.

Weitere Informationen

  • Chen, Y., and B. P. Rosen. 1997. Metalloregulatory properties of the ArsD repressor. J Biol Chem. 272:14257-62.
  • Ramanathan, S., W. Shi, B. P. Rosen, and S. Daunert. 1997. Sensing antimonite and arsenite at the subattomole level with genetically engineered bioluminescent bacteria. Anal Chem. 69:3380-4.
  • Rosen, B. P. 1995. Resistance mechanisms to arsenicals and antimonials. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 6:251-63.
  • Scott, D. L., S. Ramanathan, W. Shi, B. P. Rosen, and S. Daunert. 1997. Genetically engineered bacteria: electrochemical sensing systems for antimonite and arsenite. Anal Chem. 69:16-20.


©EAWAG, last update 28.08.2001, Manuela Frei, back to top