Полиэкстремофильный микроорганизм Acidiplasma sp. YE-1 становится ключом к экологичной переработке рудных концентратов. Специалисты ФИЦ Биотехнологии РАН совершили открытие, выявив, какие именно гены проявляют наибольшую активность в ответ на присутствие разных сульфидных минералов. Эта значимая работа получила поддержку Российского научного фонда.
Биотехнологии спешат на помощь
Добыча ценных металлов часто усложняется их низким содержанием в рудах и трудностями традиционной переработки. Биогидрометаллургия предлагает оптимистичное решение, используя микроорганизмы для извлечения редких металлов даже из бедных или сложных руд. Исследования ФИЦ Биотехнологии РАН раскрывают молекулярные механизмы таких микроорганизмов, в частности, для извлечения золота из пиритно-арсенопиритных концентратов.
Уникальные способности Acidiplasma
Изученный штамм архей YE-1 рода Acidiplasma является ключевым игроком в биореакторах по окислению важных золотосодержащих концентратов. Он активно использует железо, серу, пирит и арсенопирит для роста. «Мы установили, что экспрессия (активность) генов микроорганизма четко реагирует на присутствие различных минералов с серой, что открывает новые перспективы для управления процессами биоокисления», — поясняют исследователи центра.
Археи Acidiplasma отличаются удивительной устойчивостью. Они превосходно чувствуют себя в экстремальных условиях биореакторов, таких как высокая температура и сильная кислотность, что делает их идеальными для промышленного применения.
Механизмы окисления: сложнее, чем кажется
Acidiplasma окисляет железо и соединения серы, генерируя мощные окислители — трехвалентное железо и серную кислоту. Эти вещества воздействуют на сульфиды в минералах, осуществляя так называемое непрямое выщелачивание. Тем не менее, этот основной путь — не единственный. Переработка сульфидов может идти разными путями с привлечением различных ферментов. Для детального изучения ученые применили транскриптомный анализ Acidiplasma YE-1 на разных субстратах (Fe²⁺, S⁰, сульфидные минералы). Анализ активности генов позволил определить, какие из них включаются при контакте с тем или иным минералом.
Секреты активности генов раскрыты
Исследования показали важную роль голубого медьсодержащего белка сульфоцианина: он участвует в окислении как серы, так и железа. Интересно, что в присутствии пирита выработка этого белка снижается, замедляя окисление железа. Одновременно активизируются другие ферменты для окисления серы — оксигеназа/редуктаза серы и тиосульфат-хинон оксидоредуктаза.
Перспективы эффективной добычи
«Полученные данные дают прорывное понимание того, как происходит взаимодействие микроорганизмов с сульфидными минералами на молекулярном уровне, — отмечают в ФИЦ Биотехнологии РАН. — Эти новые знания закладывают основу для значительного улучшения технологий извлечения ценных металлов из рудного сырья».
Информация и фото предоставлены пресс-службой ФИЦ Биотехнологии РАН
