Isolamento de microrganismos resistentes a mercúrio e caracterização da mercúrio redutase de Pseudomonas sp. B50A

Abstract

O mercúrio (Hg) é um dos metais com maior impacto sobre os ecossistemas e sua presença no ambiente tem origem natural ou antropogênica. O acúmulo do mercúrio no ambiente tem afetado a integridade dos ecossistemas e a saúde do homem. Contudo, algumas bactérias desenvolveram mecanismos de resistência, e com isso desempenham um papel muito importante na redução enzimática de Hg (II) a Hg0, a qual é uma forma volátil e de menor toxicidade deste metal. Assim, a redução microbiana de Hg (II) representa um recurso para desenvolvimento de métodos alternativos de tratamento de resíduos que contenham este metal, oferecendo vantagens, como baixo custo operacional e alta eficiência na remoção de mercúrio. Deste modo, os objetivos do estudo foram isolar microrganismos resistentes a mercúrio; determinar a concentração inibitória mínima de Hg; bem como, estimar a capacidade de volatilização de mercúrio pelos microrganismos selecionados; a dinâmica da volatilização do mercúrio; e a caracterização da enzima mercúrio redutase produzida pelo isolado B50A. Foram selecionadas 16 bactérias Gram-negativas resistentes a altas concentrações de mercúrio (50 mg L-1 a 210 mg L-1), sendo que todos os isolados foram capazes de volatilizar este metal. Os isolados B50A e M50C, volatilizaram 86% do mercúrio presente no meio e a remoção de Hg (II) não dependeu de altas taxas de crescimento populacional. A enzima presente no extrato bruto de B50A apresentou atividade ótima em pH 8, e temperaturas entre 37ºC e 45ºC. Os íons NH4 +, Ba2+, Sn2+, Ni2+ e Cd2+ não inibiram nem estimularam significativamente (p>0,05) a atividade da mercúrio redutase do isolado B50A, porém ocorreu queda significativa (p>0,05) da atividade na presença de Ca2+, Cu+ e K+. As bactérias isoladas e a enzima de B50A foram eficientes na redução de Hg (II) a Hg0, o que evidencia o potencial destes microrganismos para desenvolvimento de tecnologias e processos de biorremediação de resíduos contaminados com mercúrio.

Mercury (Hg) is one of the metals that has had profound influence on all ecosystems, and can occur in the in the environment as a natural and anthropogenic phenomenon. The accumulation of mercury has affected the integrity of ecosystems and human health. However, some bacterias have developed biological mechanisms for mercury resistance, and subsequently perform an important role in the enzymatic reduction of Hg(II) to Hg(0), this being a volatile and less toxic form of the metal.The process of microbial Hg (II) reduction represents an area of development for alternative methods of waste treatment, with potentially low operating costs and high removal efficiencies. This study presents the screening of microrganisms resistant to mercury, and the determination of the minimum inhibitory concentration of Hg. An estimation of the mercury volatilization by selected microorganisms, the dynamics of volatilization, and the characterization of mercury reductase produced by the isolated B50A, are all addressed. Sixteen Gram-negative bacteria resistant to high concentrations of mercury (50 mg L-1 to 210 mg L-1) were selected, and these isolates showed ability to volatilize the metal. The dynamics of the volatilization of the B50A and M50C isolates demonstrated that in only 4 hours of incubation it was possible to volatilize 86% of the mercury present in the culture. The latter also demonstrating that the removal of Hg (II) is independent of high biomass formation. The enzyme present in the crude extract of B50A showed optimal activity at pH 8 and temperatures ranging between 37 and 45°C. The presence of NH 4 +, Ba2+, Sn2+, Ni2+ and Cd2+ did not significantly (p<0,05) inhibited or stimulated the activity of mercury reductase B50A, but significant (p<0,05) reduction in activity was observed in the presence of Ca2+, Cu+ and K+ . The isolates bacteria and mercury reductase produced by the isolated B50A were efficient in reducing Hg (II) to Hg0, this demonstrated the potential of these microorganisms to augment technologies for bioremediation processes for waste contaminated with mercury.