ارزيابي بيان ژن‌هاي اكسيدكنندۀ آهن و گوگرد در باكتري سولفوباسيلوس ترموسولفيدواكسيدانس تحت‌تأثير شاخص‌هاي مؤثر در فرايند آبشويۀ ميكروبي

Evaluating the Expression of Iron and Sulfur Oxidation Genes related to Sulfobacillus Thermosulfidooxidans Strains under the Influence of Effective Parameters in the Bioleaching Process

مقدمه: تأثير آنزيم سولفات‌آدنيليل‌ترانسفراز بر آدنوزين‌مونوفسفات سبب توليد تركيبات سولفات و ATP مي‌شود كه مرحلۀ نهايي اكسيداسيون سولفيت براي كسب انرژي است. در سيستم آبشويۀ ميكروبي، آنزيم 4Fe-4S فردوكسين (عضو زنجيرۀ انتقال الكترون) نقش مهمي را در اكسيداسيون آهن فرو ايفا مي‌كند. تلاش به‌منظور بهينه‌كردن شرايط رشد باكتري، افزايش بيان ژن‌ها را در پي خواهد داشت كه با افزايش بازده سيستم آبشويۀ ميكروبي همراه مي‌شود؛ بنابراين هدف پژوهش حاضر، بررسي بيان ژن‌هاي مربوط به اين پروتئين‌ها در باكتري سولفوباسيلوس ترموسولفيدواكسيدانس همراه با اعمال تغيير در عوامل تأثيرگذار در محيط‌كشت استفاده‌شده در نظر گرفته شد. مواد و روشها: كشت باكتري‌ها در محيط پايۀ 9K با غلظت‌هاي متفاوتي از كنسانترۀ كالكوپيريتي‌، يون آهن فرو و عصارۀ مخمر انجام شد. پس‌از رشد باكتري‌ها و تخليص آنها، استخراج RNA باكتري و ساخت cDNA انجام شد. به‌منظور بررسي ميزان بيان ژن‌هاي يادشده، واكنش Real Time PCR انجام و تجزيه‌وتحليل نتايج به روش ∆∆CT-2 انجام شد. نتايج با آزمون‌هاي توكي و دانكن و با نرم‌افزار SPSS (نسخۀ 21) در سطح p ˂0.05 بررسي شدند. نتايج: باتوجه‌به نتايج PCR، ژن‌هاي مدنظر شناسايي و آغازگرها تأييد شدند. بين چهار محيط آزمايش‌شده، بيشترين درصد استخراج مس به محيط شمارۀ 2 با ميزان 75/48 درصد مربوط بود كه در آن، ژن 4Fe-4S فردوكسين بيشترين بيان را نسبت به ديگر محيط‌هاي آزمايش داشت. بيشترين بيان ژن سولفات‌آدنيليل‌‌ترانسفراز به محيط شمارۀ 4 مربوط بود كه درصد استخراج مس در آن 16/39 درصد بود. بحث و نتيجهگيري: تركيبات محيط‌كشت باكتري بيان ژن‌ها و درصد استخراج مس را تغيير دادند و مناسب‌ترين حالت محيط آزمايش براي استخراج مس در اندازه ذرات 10 ميكرون، حضور 5/1 گرم‌بر‌ليتر يون آهن فرو و حضورنداشتن عصارۀ مخمر به دست آمد.

Introduction: Sulfate adenylyltransferase catalyzes adenosine phosphosulfate (APS) to generate ATP and sulfate, which is the final stage of the sulfite oxidation to obtain energy, and 4Fe_4S ferredoxin as an enzyme member of the electron transfer chain plays an important role in the oxidation of ferrous iron in the bioleaching system. Efforts to optimize bacterial growth conditions will also increase the gene expression, which will be accompanied by an increase in the efficiency of the microbial leaching system. Accordingly, the present study aimed to investigate the gene expression related to the proteins in Sulfobacillus thermosulfidooxidans along with the application of changing factors in the culture medium. Materials and methods: For culture, different concentrations of chalcopyrite, yeast extract, and ferrous iron ion were added to a 9K medium. Bacteria were purified and bacterial RNA extraction and cDNA synthesis were performed. To investigate the expression level of the genes under study, the Real-time PCR reaction was performed and the results were analyzed by the 2-∆∆CT method. The results were also analyzed by Tukey and Duncan tests using SPSS version 21 with the P-value of ˂0.05. Results: Using the results of the PCR, the genes in question were identified and primers were confirmed. The highest percentage of copper extraction in the four test environments was in the No. 2 environment with 48.75% in which the 4Fe_4Sferredoxin gene had the highest expression than the other test environments. The highest expression of the Sulfate adenylyltransferase gene was related to the medium No. 4 in which the percentage of copper extraction was 39.16%. Discussion and conclusion: The composition of the bacterial culture medium can change the expression of genes and the percentage of copper extraction. The most suitable test medium was obtained for the extraction of copper in a 10-micron size, the presence of 1.5 g/L ferrous ion, and the absence of yeast extract.