Efek Pelaparan dan Akumulasi Polifosfat terhadap Biopresipitasi Uranium pada Bacillus cereus A66

Authors

  • Bernadetta Octavia Universitas Negeri Yogyakarta
  • Triwibowo Yuwono
  • Agus Taftazani

DOI:

https://doi.org/10.21776/ub.biotropika.2018.006.02.05

Keywords:

Pelaparan polifosfat, biopresipitasi uranium, Bacillus cereus

Abstract

Pelaparan dan akumulasi polifosfat pada bakteri diduga dapat meningkatkan biopresipitasi uranium. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efek pelaparan dan akumulasi polifosfat terhadap peningkatan biopresipitasi uranium pada Bacillus cereus A66. Pada penelitian ini B. cereus A66 ditumbuhkan terlebih dahulu (prakultur) dalam Tryptone Glucose Yeast Extract (TGY), pada suhu ruang (± 28ºC) hingga fase logaritmik (± 16 jam). Pada perlakuan pertama, prakultur B. cereus A66 diberi perlakuan pelaparan fosfat dalam medium P-free, selanjutnya dipindahkan ke medium P-uptake untuk akumulasi fosfat. Untuk mengamati biopresipitasi uranium, sel bakteri dipindahkan ke dalam larutan uranium 1 mM. Pada perlakuan kedua, prakultur B. cereus A66 langsung dipindahkan ke dalam larutan uranium tanpa fase pelaparan dan akumulasi polifosfat. Sedangkan pada perlakuan ketiga,  B. cereus A66 tanpa fase pelaparan dikultur dalam medium P-uptake kemudian dipindahkan ke larutan uranium. Pada perlakuan keempat, B. cereus A66 dikondisikan dengan pelaparan fosfat dalam medium P-free, diikuti dengan pemindahan ke dalam larutan uranium. Perlakuan kedua, ketiga dan keempat dirancang untuk mengkonfirmasi efek perlakuan pertama dalam penelitian ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa B. cereus A66 yang mengalami pelaparan fosfat dapat mengakumulasi fosfat delapan kali lebih banyak ketika dipindahkan ke medium P-uptake, dibandingkan dengan B. cereus A66 yang tidak mengalami pelaparan fosfat. Selain itu, B. cereus A66 yang mengakumulasi lebih banyak fosfat juga menunjukkan peningkatan biopresipitasi uranium sebesar 1,5 kali lebih banyak dibandingkan dengan B. cereus A66 yang tidak mengalami pelaparan fosfat. Fenomena ini diyakini digerakkan oleh metabolisme polifosfat yang dikontrol oleh aktivitas gen PPK dan PPX. Secara keseluruhan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin banyak polifosfat terakumulasi dalam sel, semakin meningkat respon biopresipitasi uranium dalam hal jumlah uranium yang diambil dari larutan dan efisiensi waktu pengambilannya. Strategi ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk bioremediasi air dan tanah yang terkontaminasi uranium.

Author Biography

Bernadetta Octavia, Universitas Negeri Yogyakarta

Microbiology

References

Newsome, L., K. Morris, and J.R. Lloyd. 2014. The Biogeochemistry and Bioremediation of Uranium and Other Priority Radionuclids. Journal Chemical Geology, 363:164-184

Merrour, M.L. and S. Selnska-Pobell. 2008. Bacterial Interaction With Uranium : An Environmental Perspective. Journal of Contaminant Hydrology, 102:285-295

Martinez, R.J., M.J. Beazley, and P.A. Sobecky. 2014. Review Article : Phosphate – Mediated Remediation of Metals and Radionuclide, Advance in Ecology 2014:1-14. http; //dx.doi.org/10.1155/2014/7869 29).

Kulkarni, S., C.S. Misra, A. Gupta, A. Ballai, and S.K. Apte. 2016. Interaction of Uranium with Bacterial Cell Surfaces: Inferences from Phosphatase-Mediated Uranium Precipitation. Applied and Environmental Microbiology. 82(16): 4965 -4974

Macaskie, L.E., R.M. Empson, A.K Cheetham, C.P. Grey, A.I. Skarmulis. 1992. Uranium Bioaccumulation by A Citrobacter sp as a Result of Enzymically – Mediated Growth of Polycrystalline HUO2PO4. Journal Science. 257:782-784

Macaskie, I.E. and A.C.R. Dean. 1982. Cadmium Accumulation by Microorganisms. Environmental Technology Letters. 3(2):49-56

Macaskie, I.E. and A.C.R. Dean. 1985. Strontium Accumulation by Immobilized Cells Of A Citrobacter sp. Biotechnology Letters. 7(9):627-630.

Jeong, B.C., P.S. Poole, A.C.Willis, and I.E. Macaskie. 1998. Purification and Characterization of Acid Type Phosphatases from a Heavy Metal – Accumulating Citrobacter sp. Archives of Microbiology. 169(2): 166-173

Mino, T. 2000. Microbial Selection Of Polyphosphate – Accumulating Bacteria in Activated Sludge Waste Water Treatment Processes for Enhanced Biological Phosphate Removal. Biochemistry. 63(3): 341-348

Miyake, T., T. Shiba, A. Kameda, Y. Ihara, M. Munekata, K. Ishige, and T Noguchi. 1999. The Gene for an Exopolyphosphatase of Pseudomonas aeruginosa. DNA Research. 6: 103-108

Seufferheld, M.J., H.M. Alvarez, and M.F. Farias. 2008. Role of Polyphosphates in Microbial Adaptation to Extreme Environments. Applied and Environmental Microbiology. 74(19): 5867-5874

Suzuki, Y. and J.F. Banfield. 2004. Resistance and Accumulation Of Uranium By Bacteria from a Uranium -Contaminated Site. Journal Geomicrobiology. 21: 113-121

Vanveen, H.W., T. Abee, G.J.J. Kortstee, W.N. Konings, and A.J.B. Zehnder. 1993. Characterization of Two Phosphate Tramsport Systems in Acinetobacter johnsonii 210A. Journal of Bacteriology. 175(1): 200-206

Renninger, N., R. Knopp, H. Nitsche, D.S. Clark, and J.D Keasling. 2004. Uranyl Precipitation by Pseudomonas aeruginosa Via Controlled Polyphosphate Metabolism. Applied and Environmental Microbiology. 12(12): 7404-7412

Octavia, B., T. Yuwono, and A. Taftazani. 2018. Isolasi dan Identifikasi Molekuler Bakteri Toleran Uranium yang Berpotensi dalam Biopresipitasi Uranium. Ganendra Journal of Nuclear Science and Technology. 21(1): 45-53

Appukuttan, D., A.S. Rao, and S.K. Apte. 2006. Engineering of Deinococcus radiodurans R1 for Bioprecipitation of Uranium from Dilute Nuclear Waste. Applied and Environmental Microbiology. 72(12): 7873-7878

Saheki, S., A. Takeda, and T. Shimazu. 1985. Assay of Inorganic Phosphate in the Mild pH Range, Suitable for Measurement of Glycogen Phosphorylase Activity. Analytical Biochemistry. 14: 277-281

Aravind, J., T.Saranya, and P. Kanmani. 2015. Optimizing the production of polyphosphate from Acinetobacter towneri. Global Journal Environmental Science Manage. 1(1): 63-70.

Rustrian, E., J.P. Delgenes, and R. Moletta. 1997. Phosphorus Release by Pure Cultures of Acinetobacter sp. : Effect of the Growth Stage with Cells Cultivated on Various Carbon Sources. Letters In Applied Micrbiology. 24: 144-148

Gavigan, J.A., L.M. Marshall, and A.D.W. Dobson. 1999. Regulation Of Plyphosphate Kinase Gene Expression In Acinetobacter baumanii 252. Microbiology. 145: 2931-2937

Keasling, J.D., S.J. Van Dien, P. Trelstad, N. Renninger, and K. Mc. Mahon. 1999. Review: Application of Polyphosphate Metabolism to Environmental and Biotechnological Problems. Biochemistry. 65(3): 324-331

Trelstad, P.L., P. Purdhani, W. Geibdorfer, W. Hillen, and J.D. Keasling,. 1999. Polyphosphate kinase of Acinetobacter sp. Strain ADP1: Purification and Characterization of the Enzyme and its Role during changes in extracellular phosphate levels. Applied and Environmental Microbiology. 65(9): 3780-3786

Geibdorfer,W., A. Ratajczak, and W. Hillen. 1998. Transcription of ppk from Acinetobacter sp. Strain ADP1, Encoding a Putative Polyphosphate Kinase is induced by Phosphate Starvation. Applied and Environmental Microbiology. 64(3): 896-901

Kulkarni,S., Misra, C.S., Gupta,A., Ballai, A., and Apte, S.K.2016. Interaction of Uranium with Bacterial Cell Surfaces: Inferences from Phosphatase-Mediated Uranium Precipitation. Applied and Environmental Microbiology. 82(16): 4965-4974

VanVeen, H.W., Abee, Tj, Kortstee, G.JJ., Pereira, H., Konimgs, W.N., and Zehnder, A.J.B. 1994. Generation of a Proton Motive Force by the Excretion of Metal-Phosphate in the Polyphosphate-accumulating Acinetobacter johnsonii Strain 210A. The Journal of Biological Chemistry. 269(47): 29509-29514.

Gavigan, J.A., Marshall, L.M., and Dobson, A.D.W. 1999. Regulation Of Plyphosphate Kinase Gene Expression In Acinetobacter baumanii 252. Microbiology. 145: 2931-2937

Downloads

Published

2018-10-22

Issue

Section

Articles