Studium funkce heterodisulfidreduktasy u acidofilních sirných bakterií

Bc. Daniel Solčiansky

Master's thesis

Study of the function of heterodisulfide reductase in acidophilic sulfur-oxidizing bacteria

Abstract:

This diploma thesis investigated the recombinant heterodisulfide reductase (Hdr) subunit B from the acidophilic bacterium Acidithiobacillus ferrooxidans. This extremophile finds application in the biohydrometallurgy sector in sulfide ores and minerals bioleaching. Hdr is thought to be involved in the oxidation of glutathione-activated sulfur to sulfite in acidophilic sulfur-oxidizing microorganisms. Electrons released in this process could then be transferred to the electron-transport chain for energy generation. In the experimental part, we addressed the cloning, production, purification, and characterization of the recombinant subunit B. After successfully cloning the hdrB into the pET expression system and transforming the production strain of Escherichia coli, we produced soluble recombinant HdrB, but without achieving overexpression. Subsequently, optimization of the purification process was performed by a combination of different chromatographic methods. We attempted to determine the enzymatic activity of HdrB by RP-HPLC and spectrophotometry in purified protein fractions, but no significant activity was observed.

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývala výzkumem rekombinantní podjednotky B heterodisulfidreduktasy (Hdr) z acidofilní bakterie Acidithiobacillus ferrooxidans. Tento extrémofil nachází uplatnění v biohydrometalurgii při bioloužení sulfidových rud a minerálů. Předpokládá se, že Hdr se podílí na oxidaci glutationem aktivované síry na siřičitan u acidofilních mikroorganismů oxidujících síru. Elektrony uvolněné v tomto procesu by pak mohly být přeneseny do elektron-transportního řetězce pro tvorbu energie. V experimentální části jsme se zabývali klonováním, produkcí, purifikací a charakterizací podjednotky B. Po úspěšném klonování genu hdrB do expresního systému pET a transformaci produkčního kmene Escherichia coli jsme produkovali rozpustný rekombinantní protein HdrB, ale bez dosažení nadměrné exprese. Následně byl purifikační proces optimalizován kombinací různých chromatografických metod. Pokusili jsme se stanovit enzymatickou aktivitu HdrB pomocí RP-HPLC a spektrofotometrie v purifikovaných proteinových frakcích, nicméně nebyla pozorována žádná významná aktivita.

Kľúčové slová

Acidithiobacillus ferrooxidans, bioloužení, sirný metabolismus, heterodisulfid reduktasa, rekombinantní protein HdrB, bioleaching, sulfur metabolism, heterodisulfide reductase, recombinant protein HdrB

Jazyk práce: Slovak

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 6. 2023
• Vedúci: Mgr. Jiří Kučera, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Vojtěch Sedláček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biotechnology / Biotechnology