Stenotrophomonas株Br8による解決済みU(VI)の高効率微生物固定化

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Water Res..2020 Jul;183:116110. S0043-1354(20)30647-3. doi: 10.1016/j.watres.2020.116110.Epub 2020-07-01.

Stenotrophomonas株Br8による解決済みU(VI)の高効率微生物固定化

High-efficient microbial immobilization of solved U(VI) by the Stenotrophomonas strain Br8.

Iván Sánchez-Castro
Pablo Martínez-Rodríguez
Fadwa Jroundi
Pier Lorenzo Solari
Michael Descostes
Mohamed Larbi Merroun

PMID: 32659540 DOI: 10.1016/j.watres.2020.116110.

抄録

原子力発電及び関連する採掘活動に伴って放出されるウランの環境への影響は、大きな関心事である。そのため、ホスファターゼ活性を利用したUのバイオミネラリゼーションなど、環境にやさしい革新的な水浄化法の開発が望まれている。ここでは、広い範囲の物理化学的・生物学的条件において、Stenotrophomonas sp. Br8 CECT 9810の優れたUバイオミネラリゼーションの可能性を報告する。Br8細胞は、pH6.3付近のグリセロール-2-リン酸の存在下でオルトリン酸の放出を媒介する高いホスファターゼ活性を示した。移動性ウラニルイオンは、走査透過電子顕微鏡（STEM）で観察されるように、細胞表面および細胞外空間で針状フィブリルとして生沈着した。拡張X線吸収微細構造(EXAFS)及びX線回折(XRD)分析の結果、生体由来のU沈殿物の局所構造はメタオートゥナイトと類似していることがわかった。活性なUリン酸塩バイオミネラリゼーションプロセスに加えて、細胞は受動的な生物吸収を介してこの放射性核種と相互作用し、細菌の乾燥バイオマス1gあたり373mgのUを除去する。また、pHや温度などの条件を変えても、本研究株の高いUのバイオミネラリゼーション能力が観察された。本研究で得られた結果は、実際の汚染水域における効率的なUバイオレメディエーション戦略の設計に役立つものと考えられる。

The environmental impact of uranium released during nuclear power production and related mining activity is an issue of great concern. Innovative environmental-friendly water remediation strategies, like those based on U biomineralization through phosphatase activity, are desirable. Here, we report the great U biomineralization potential of Stenotrophomonas sp. Br8 CECT 9810 over a wide range of physicochemical and biological conditions. Br8 cells exhibited high phosphatase activity which mediated the release of orthophosphate in the presence of glycerol-2-phosphate around pH 6.3. Mobile uranyl ions were bioprecipitated as needle-like fibrils at the cell surface and in the extracellular space, as observed by Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM). Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS) and X-Ray Diffraction (XRD) analyses showed the local structure of biogenic U precipitates to be similar to that of meta-autunite. In addition to the active U phosphate biomineralization process, the cells interact with this radionuclide through passive biosorption, removing up to 373 mg of U per g of bacterial dry biomass. The high U biomineralization capacity of the studied strain was also observed under different conditions of pH, temperature, etc. Results presented in this work will help to design efficient U bioremediation strategies for real polluted waters.