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Adaptive changes of chemolithoautotrophic acidophilic sulfur-oxidizing bacteria during growth in sewage sludge

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Abstract:

A chemolithoauthotrophic, acidophilic, sulfur-oxidizing strain was isolated from sewage sludge and identified as Acidithiobacillus thiooxidans. The morphology and physiology of the isolate grown in mineral medium or sterilized sewage sludge were investigated. Morphological and ultrastructural differences between cells grown in mineral medium and sewage sludge were clearly visible. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis revealed some changes in the protein expression profiles in the periplasmic fraction as well as a lower level of cytochromes. Adaptation of A. thiooxidans to sewage sludge was not only a physiological process but also included genetic changes. Restriction fragment length polymorphism analysis using pulsed field gel electrophoresis showed structural changes in chromosomal DNA of such bacteria. Most of the restriction fragments were highly conserved and shared by strains grown under different conditions. Cultivation in mineral medium did, however, lead to the appearance of an additional restriction fragment. In combination, the obtained results provide evidence of adaptive responses by A. thioxidans during growth in sewage sludge and confirm that this bacteria can be useful in biotechnologies of heavy metal bioleaching from different environments polluted with hazardous compounds.Key words: Acidithiobacillus thiooxidans, sewage sludge, adaptation, SDS-PAGE, PFGE.

Une souche chimio-litho-autotrophe, acidophile et oxydant le soufre a été isolée de boues d'épuration et identifiée comme étant la bactérie Acidithiobacillus thiooxydans. La morphologie et la physiologie des bactéries cultivées sur du milieu minéral ou sur des boues d'épuration stérilisées ont été étudiées. Les différences morphologiques et ultrastructurales entre les cellules cultivées sur le milieu minéral ou sur les boues d'épuration étaient clairement visibles. L'électrophorèse sur électrophorèse sur gel de polyacrylamide avec dodécylsulfate de sodium a révélé quelques changements dans les profils d'expression de protéines de la fraction périplasmique ainsi qu'un niveau plus faible de cytochromes. Cependant, l'adaptation de A. thiooxydans à la boue d'épuration ne comprend pas seulement le processus physiologique, mais inclut également des changements génétiques. L'analyse des polymorphisme de la longeur des fragments de restriction par d'électrophorèse sur gel en champs pulsé a révélé des changements structuraux de l'ADN chromosomique de ces bactéries. La plupart des fragments de restriction étaient hautement conservés et communs aux souches ayant cru sous les différentes conditions. La culture sur le milieu minéral a cependant résulté en l'apparition de fragments de restriction additionnels. En somme, ces résultats fournissent la preuve de l'existence de réponses adaptatives chez A. thiooxydans lors de sa croissance sur des boues d'épuration et ont confirmé que cette bactérie peut être utile dans une perspective biotechnologique visant la filtration biologique de différentes sources environnementales polluées avec des composés dangereux.Mots clés : Acidithiobacillus thiooxydans, boues d'épuration, adaptation, SDS-PAGE, PFGE.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-12-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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