The comparison of different arsenic resistance mechanisms in selected isolates of Alkalihalobacillus pseudofirmus strain OF4

Problem zanieczyszczenia środowiska naturalnego związkami arsenu i wynikająca z niego ekspozycja ludzi na ten pierwiastek, ma charakter globalny i stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia. As obecny w środowisku jest głównie pochodzenia naturalnego, jednak działalność człowieka sprzyja rozprzestrzenianiu się go na większe obszary. W pracy skupiono się na mikrobiologicznych strategiach oporności na As u wybranych izolatów bakterii glebowych oznaczonych jako As4, As7 i As8, zdolnych redukować arseniany(V) do arsenianów(III). Wykazano, że badane bakterie są oporne na wysokie stężenia As(V), a dodatek fosforanu(V) do pożywki w niewielkim stopniu znosi toksyczne działanie As(V) na komórki bakterii. W przypadku izolatu As8, As(V) był niezbędnym do wzrostu składnikiem pożywki, czego nie zaobserowowano dla izolatów As4 i As7. Wykazano, że produkcja karotenoidów bakteryjnych przez badane bakterie nie różni się ilościowo ani jakościowo w zależności od stężenia As(V) w pożywce, ale profil karotenoidów w izolatach As8, podobnie jak parametry kinetyczne wzrostu hodowli, są inne niż w As4 i As7. Uzyskane wyniki sugerują obecność błonowej reduktazy arsenianów u izolatu As4, ale nie w As8. Na podstawie zaobserwowanych różnic podjęto próbę ponownej identyfikacji badanych izolatów oznaczonych pierwotnie na podstawie sekwencji16S rRNA oraz danych z sekwencjonowania jako Alkalihalobacillus pseudofirmus szczep OF4. Przeprowadzone analizy pomogą w lepszym zrozumieniu bakteryjnych mechanizmów oporności na As(V), co w przyszłości może znaleźć zastosowanie w bioremediacji terenów zanieczyszczonych tym pierwiastkiem.

Arsenic pollution of environment is an issue that concerns many people all over the world and is a threat to the health of people living at polluted areas. Arsenic present in environment is mostly of natural origin but human activity promotes its propagation. Presented thesis focuses mainly on microbial arsenic resistance mechanisms in selected soil bacteria isolates (As4, As7 and As8) classified as Alkalihalobacillus pseudofirmus strain OF4. The isolates have the ability to reduce arsenate to arsenite. It has been shown that an addition of phosphate to the culture medium has a limited protective effect on the investigated bacteria. Presence of arsenic in medium was crucial for bacteria proliferation in case of As8 isolate but not for A4 and As7 which were arsenic resistant but did not required it for growth. It was demonstrated that production of bacterial carotenoids does not depend on the arsenic concentration in medium either in terms of quantity or quality. Carotenoid profile as well as growth kinetics parameters were different for As8 than for As4 and As7. The results obtained for arsenate reductase activity assay suggested its presence in As4 but not in As8. On the basis of observed differences between isolates, their identification based on 16S rRNA sequence and next generation sequencing was repeated. Obtained results will help to improve the understanding of bacterial arsenic resistance mechanisms what is important step in developing arsenic bioremediation systems.