Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono una classe di diverse centinaia di composti contenenti almeno due anelli aromatici condensati che sono noti per essere tossici, mutageni, cancerogeni e teratogenici. Sono inquinanti comuni nell'ambiente, in particolare in siti produttivi quali aree di stoccaggio di carburanti e vecchi siti industriali. Hanno una bassa biodegradabilita biochimica intrinseca determinata principalmente dalla loro forte idrofobicita, da cio il bioaccumulo e la bioamplificazione verso i livelli piu alti della catena trofica fino all'uomo. Molti organismi tra cui piante, batteri, funghi, ed insetti, sono in grado di vivere e, in alcuni casi, di prosperare in presenza di inquinanti grazie alla loro capacita degradativa. Infatti, un corredo enzimatico adeguato puo modificare la struttura dell'inquinante fino a degradarne la molecola in prodotti di reazione non tossici. L'identificazione di geni e processi metabolici coinvolti nella degradazione degli IPA potrebbe essere utilizzata per l'ottenimento di proteine ricombinanti ed organismi ingegnerizzati per lo sviluppo di nuovi sistemi di biorisanamento. A tale scopo, alcune specie fungine selezionate in un suolo contaminato con IPA sono state isolate e caratterizzate mediante profilo ISSR. Un ceppo di Byssoclamis nivea ha mostrato una rilevante attivita degradativa in vitro nei confronti degli IPA. La carenza di informazioni circa la sequenza di DNA e RNA in B. nivea rappresenta un grave limite alla implementazione di approcci biotecnologici in questa specie. Per questo motivo, dall'RNA totale isolato da micelio di B. nivea cresciuto in diverse condizioni ambientali (pH, temperatura, intensita luminosa, concentrazioni di IPA) e stata prodotta una libreria normalizzata di frammenti 3 di cDNA. Questa libreria e stata sequenziata mediante tecnologia 454-FLX e l'assembling delle reads ha prodotto 34880 contigs e 88400 sequenze singole. Tra tutti, un numero di mRNA annotati come glutatione S-transferasi, monossigenasi P450 e diossigenasi ha mostrato una maggiore espressione in presenza di IPA. Questi geni sono stati selezionati per la loro capacita di essere espressi nel lievito Yarrowia lipolytica ed in piante di tabacco. Geni coinvolti nei meccanismi di resistenza/tolleranza ai PCP sono stati ricercati anche nell'insetto modello Drosophila melanogaster. In particolare, larve di terza eta sono state trattate con tre dosi (0, 20 e 2000 ppm) di PCP. L'RNA totale da esse purificato e stato utilizzato in un approccio di trascrittomica comparativa mediante ibridazione su un chip microarray 90k prodotto con tecnologia CombiMatrix. Sui microelettrodi del chip sono state sintetizzate 30.000 sonde univoche specifiche per altrettanti Tentative Consensus acquisite dal Gene Index Database di Drosophila versione 12. L'approccio ha consentito di identificare nuovi geni candidati coinvolti nella risposta dell'insetto allo stress da PCP. Ulteriori caratterizzazioni funzionali di geni candidati isolati dai modelli di fungo ed insetto utilizzati forniranno nuove informazioni sui meccanismi molecolari e processi coinvolti nella detossificazione di contaminanti pericolosi. Inoltre, la caratterizzazione di lieviti artificiali e piante si prevede fornisca indicazioni supplementari per l'attuazione di nuovi sistemi per la bonifica, in ambiente confinato, delle acque del suolo.
Nuove piattaforme genomiche per l'identificazione di geni coinvolti nei processi di degradazione degli idrocarburi policiclici aromatici
Monti MM;Pedata PA;
2012
Abstract
Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono una classe di diverse centinaia di composti contenenti almeno due anelli aromatici condensati che sono noti per essere tossici, mutageni, cancerogeni e teratogenici. Sono inquinanti comuni nell'ambiente, in particolare in siti produttivi quali aree di stoccaggio di carburanti e vecchi siti industriali. Hanno una bassa biodegradabilita biochimica intrinseca determinata principalmente dalla loro forte idrofobicita, da cio il bioaccumulo e la bioamplificazione verso i livelli piu alti della catena trofica fino all'uomo. Molti organismi tra cui piante, batteri, funghi, ed insetti, sono in grado di vivere e, in alcuni casi, di prosperare in presenza di inquinanti grazie alla loro capacita degradativa. Infatti, un corredo enzimatico adeguato puo modificare la struttura dell'inquinante fino a degradarne la molecola in prodotti di reazione non tossici. L'identificazione di geni e processi metabolici coinvolti nella degradazione degli IPA potrebbe essere utilizzata per l'ottenimento di proteine ricombinanti ed organismi ingegnerizzati per lo sviluppo di nuovi sistemi di biorisanamento. A tale scopo, alcune specie fungine selezionate in un suolo contaminato con IPA sono state isolate e caratterizzate mediante profilo ISSR. Un ceppo di Byssoclamis nivea ha mostrato una rilevante attivita degradativa in vitro nei confronti degli IPA. La carenza di informazioni circa la sequenza di DNA e RNA in B. nivea rappresenta un grave limite alla implementazione di approcci biotecnologici in questa specie. Per questo motivo, dall'RNA totale isolato da micelio di B. nivea cresciuto in diverse condizioni ambientali (pH, temperatura, intensita luminosa, concentrazioni di IPA) e stata prodotta una libreria normalizzata di frammenti 3 di cDNA. Questa libreria e stata sequenziata mediante tecnologia 454-FLX e l'assembling delle reads ha prodotto 34880 contigs e 88400 sequenze singole. Tra tutti, un numero di mRNA annotati come glutatione S-transferasi, monossigenasi P450 e diossigenasi ha mostrato una maggiore espressione in presenza di IPA. Questi geni sono stati selezionati per la loro capacita di essere espressi nel lievito Yarrowia lipolytica ed in piante di tabacco. Geni coinvolti nei meccanismi di resistenza/tolleranza ai PCP sono stati ricercati anche nell'insetto modello Drosophila melanogaster. In particolare, larve di terza eta sono state trattate con tre dosi (0, 20 e 2000 ppm) di PCP. L'RNA totale da esse purificato e stato utilizzato in un approccio di trascrittomica comparativa mediante ibridazione su un chip microarray 90k prodotto con tecnologia CombiMatrix. Sui microelettrodi del chip sono state sintetizzate 30.000 sonde univoche specifiche per altrettanti Tentative Consensus acquisite dal Gene Index Database di Drosophila versione 12. L'approccio ha consentito di identificare nuovi geni candidati coinvolti nella risposta dell'insetto allo stress da PCP. Ulteriori caratterizzazioni funzionali di geni candidati isolati dai modelli di fungo ed insetto utilizzati forniranno nuove informazioni sui meccanismi molecolari e processi coinvolti nella detossificazione di contaminanti pericolosi. Inoltre, la caratterizzazione di lieviti artificiali e piante si prevede fornisca indicazioni supplementari per l'attuazione di nuovi sistemi per la bonifica, in ambiente confinato, delle acque del suolo.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
