بررسي اثر غلظت‌هاي مختلف سنگ اورانيوم روي بيان ژن cyc2 در باكتري جهش‌يافته Acidithiobacillus sp. FJ2

Evaluation the effect of uranium ore concentrations on the cyc2 gene expression in the mutated Acidithiobacillus sp. FJ2

مقدمه: فرآيند بيوليچينگ اورانيوم با استفاده از باكتري Acidithiobacillus sp. FJ2انجام مي‌شود. اين باكتري، آهن را از طريق زنجيره انتقال الكترون اكسيد مي‌كند و محصولات ژن cyc2، از مهم‌ترين اجزاي اين زنجيره و دخيل در فرايند اكسيداسيون آهن هستند. مواد و روش ها: در پژوهش حاضر، بيان ژن cyc2 در باكتري Acidithiobacillus sp. FJ2 جهش‌يافته با اشعه (UV 60، 120 و 180 ثانيه) در حضور غلظت‌هاي مختلف سنگ معدن اورانيوم بررسي شد. به اين منظور، باكتري‌هاي جهش‌يافته و وحشي در محيط‌كشت اختصاصي و در حضور غلظت‌هاي مختلف سنگ معدن اورانيوم كشت شدند. ميزان استخراج اورانيوم، تغييرات اسيديته (pH) و فعاليت اكسيداسيون و احياي (Eh) آنها در توالي‌هاي 24 ساعته اندازه‌گيري شد. زماني كه بازده استخراج اورانيوم به 100 درصد رسيد، بيان ژن cyc2 باكتري جهش‌يافته و وحشي با روش Real-time PCR بررسي شد. نتايج: نتايج آزمايش‌ها نشان دادند كه با افزايش ميزان غلظت سنگ، سرعت استخراج اورانيوم و فعاليت اكسيداسيوني باكتري كاهش مي‌يابد. همچنين، بيان ژن cyc2 در حضور سنگ معدن اورانيوم نسبت به نمونه عاري از سنگ معدن افزايش مي‌يابد و با افزايش بيشتر غلظت سنگ، به علت سميت فلز سنگين اورانيوم، روند كاهشي نشان مي‌دهد. بحث و نتيجه گيري: نتايج پژوهش حاضر نشان مي‌دهند كه ايجاد جهش در باكتري مدنظر، تأثير مثبتي بر فرآيند بيوليچينگ اورانيوم و نقش مهمي در فرآيند بيوليچينگ غلظت‌هاي زياد سنگ معدن اورانيوم دارد. به علاوه، با افزايش چگالي پالپ به علت سميت اورانيوم، روند كاهشي در فرآيند استخراج اورانيوم مشاهده مي‌شود كه نقش مهم اين عامل بر فرآيند بيوليچينگ اورانيوم را نشان مي‌دهد.

Introduction: The uranium bioleaching process is performed using Acidithiobacillus ferrooxidans. This bacterium is capable of iron oxidation by an electron transport chain. One of the most important components of this chain is the cyc2 gene product that involved in the oxidation process of iron. Materials and methods: Evaluation of UV mutated (60, 120 and 180s) Acidithiobacillus sp. FJ2 cyc2 gene in the presence of uranium ore concentrations, has been implemented in this project. For this purpose, the original and mutated bacteria were cultivated in the presence of uranium ore concentrations (5, 10, 15, 25 and 50%). Uranium extraction, variation of pH and Eh values were measured at 24 h intervals. Then, when the uranium extraction yield reached to 100%, gene expressions of cyc2 original and mutated Acidithiobacillus sp. FJ2 were analyzed using Real-time PCR method. Results: The results of the experiments showed that, with increasing pulp density, the uranium extraction rate and oxidation activity of bacteria were reduced. In addition, the result of cyc2 gene expression showed that the target gene expression increases in the presence of uranium ore compared to sample with absence of uranium ore, and with further increase of pulp density, due to the toxicity of uranium, shows a decreasing trend. Discussion and conclusion: The results of this study indicated that the mutation in the bacterium has a positive effect on the uranium bioleaching process, which can play an important role in the process of uranium bioleaching at high concentrations. In addition, with increasing pulp density due to uranium toxicity, there is a decreasing trend in the process of uranium extraction, which indicates the important role of this factor in the uranium bioleaching process.