Уникальный полиэкстремофильный микроорганизм Acidiplasma sp. YE-1 открывает перспективы для биологической переработки рудных концентратов. Специалисты ФИЦ Биотехнологии РАН впервые детально исследовали, какие гены активизируются у этого штамма при взаимодействии с различными сульфидными минералами в руде. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.
Биотехнологии на службе горной добычи
Извлечение ценных металлов из бедных или сложных руд часто затруднено традиционными методами. Биогидрометаллургия предлагает решение, используя микроорганизмы для эффективного извлечения редких и благородных металлов. Ученые ФИЦ Биотехнологии РАН сосредоточились на изучении молекулярных механизмов штамма Acidiplasma YE-1, ключевого игрока в переработке золотосодержащих пиритно-арсенопиритных концентратов.
Голос генов: что показал анализ
«Наша команда исследовала активность генов штамма архей YE-1 (род Acidiplasma), доминирующего в биореакторах по переработке золотоносных концентратов. Этот микроорганизм использует двухвалентное железо, серу, пирит и арсенопирит для роста. Мы обнаружили, что за окисление разных минералов отвечают специфические гены и регуляторные механизмы. До сих пор сравнительных данных об экспрессии генов у ацидофилов на различных серосодержащих минералах было крайне мало», — поясняет Александр Булаев, к.б.н., заведующий лабораторией хемолитотрофных микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН.
Микробные экстремалы в действии
Археи рода Acidiplasma, несмотря на внешнее сходство с бактериями, занимают особую эволюционную нишу и обладают уникальным метаболизмом. Их выдающаяся устойчивость к экстремальным температурам и высокой кислотности делает их незаменимыми для работы в биореакторах. Acidiplasma окисляют двухвалентное железо и серосодержащие соединения, производя мощный окислитель — трехвалентное железо и серную кислоту, которые затем взаимодействуют с сульфидными минералами по преимущественно непрямому механизму выщелачивания.
Транскриптомный прорыв
Чтобы глубже понять разнообразие путей переработки сульфидов и задействованных ферментов, ученые провели транскриптомный анализ штамма YE-1, выращиваемого на разных субстратах: двухвалентном железе, элементарной сере или сульфидных минералах. Этот метод позволяет точно определить, какие гены наиболее активны в конкретных условиях среды, измеряя количество транскриптов (матриц для синтеза белков).
Ключевые игроки окисления
Исследование выявило важную роль голубого медьсодержащего белка сульфоцианина в окислении как серы, так и железа. Присутствие пирита подавляет выработку сульфоцианина, замедляя окисление железа. Одновременно активизируются другие ферменты: оксигеназа/редуктаза серы и тиосульфат-хинон оксидоредуктаза, берущие на себя функцию окисления серы.
Научный прорыв для практики
«Расшифровка генома Acidiplasma была лишь первым шагом. Наши данные впервые показывают, какие гены и механизмы включаются при окислении в различных условиях. Это знание имеет ключевое значение для понимания взаимодействия ацидофильных микроорганизмов с сульфидными минералами и открывает путь к разработке более эффективных технологий извлечения ценных металлов из руд», — подчеркивает доктор биологических наук Андрей Марданов, заведующий лабораторией геномики микроорганизмов и метагеномики ФИЦ Биотехнологии РАН.
Источник: indicator.ru
