APPLICAZIONI BIOTECNOLOGICHE DI BATTERI DEL SUOLO
R. Alduina, M. Cardinale, A. Contino, M. G. Cusimano, C. Ferraro, G. Gallo, A. Giardina, S. Marineo, P. Quatrini, M.
Noto, F. Misuraca e A. M. Puglia.
Attinomiceti produttori di antibiotici
L’importanza degli attinomiceti è legata fondamentalmente alla loro capacità di produrre antibiotici e altri metaboliti
secondari biologicamente attivi. I geni deputati alla biosintesi di un antibiotico sono organizzati in grandi cluster e i
ceppi produttori di antibiotici sono difficili da manipolare geneticamente. Abbiamo utilizzato un cromosoma artificiale
shuttle (ESAC) per la costruzione di librerie genomiche dei ceppi produttori Planobispora rosea, Nonomuraea sp.
ATCC39727 e Amycolatopsis balhimycina, produttori di GE2270, A40926 e balimicina, rispettivamente. I geni
biosintetici sono stati identificati e trasferiti nell’ospite modello Streptomyces lividans. L’analisi dell’espressione
eterologa mediante RT PCR, analisi proteomica (Fig. 1) e saggi microbiologici ha dimostrato che S. lividans è un ospite
adatto all’espressione di geni di attinomiceti per la biosintesi di antibiotici (Alduina et al., FEMS Microbiol Lett. 2003
218:181-6. Alduina et al., Appl. Microbiol. Biotech. in stampa).
pH
4 ,5
Le frecce indicano due isoforme del prodotto del gene ORF19
(ABC transporter) di Nonomuraea.
4 ,5
6,0
30-
Molecular Weight (kDa)
Molecular Weight (kDa)
Fig. 1 Elettroferogrammi bidimensionali delle proteine di
S. lividans::NmESAC50 (contenente un frammento di 50
kb di DNA di Nonomuraea) e S.lividans::ESAC
(controllo).
pH
6,0
30-
10-
10-
S. livid ans ::ES A C
S. lividans ::N mES A C5 0
Gli amminoacidi sono frequentemente precursori di importanti metaboliti secondari. Negli streptomiceti le relazioni
esistenti tra metabolismo primario e secondario non sono del tutto chiare e la conoscenza di alcune vie biosintetiche
primarie è ancora incompleta. Abbiamo identificato geni di S. coelicolor coinvolti nella biosintesi dell’amminoacido
istidina (Marineo et al. Atti 6° convegno FISV 2004) e la loro regolazione è, attualmente, in fase di analisi.
Biofertilizzanti per il recupero ambientale
Il successo di impianti di rinaturalizzazione di discariche chiuse (Fig. 2) è agevolato se leguminose mediterranee
legnose sono inoculate con rizobi e funghi micorrizici arbuscolari (Quatrini et al., Water, Air & Soil Pollution:Focus.
2003 3:189-199). Maggiore accrescimento e sopravvivenza delle piante inoculate sono accompagnati anche da
modifiche nella comunità microbica del suolo (Cardinale et al., Appl Environ Microbiol 2004 70: 6147-56). Le
potenzialità della tripla simbiosi leguminose mediterranee-rizobi-funghi micorrizici nel recupero ambientale e nella lotta
alla desertificazione potrebbero essere sfruttate a pieno disponendo di ceppi di rizobi specifici ed efficienti. Stiamo
costruendo una collezione di rizobi di leguminose mediterranee che consta finora di cinquanta isolati da Spartium
junceum, Cytisus aeolicus, Anagyris foetida. La sequenza parziale del gene ribosomale 16S indica che gli isolati
appartengono alle linee evolutive di Bradyrhizobium e Mesorhizobium. La filogenesi di geni coinvolti nella specificità
della simbiosi è coerente con quella delle specie ospiti.
Fig. 2 Una vasca chiusa della discarica
municipale di Bellolampo (Palermo)
prima
e
dopo
l’impianto
di
rinaturalizzazione
con
leguminose
legnose inoculate con rizobi e funghi
micorrizico arbuscolari.
Inverno 1999
Primavera 2003
Arthrobacter per il biorisanamento
Arthrobacter è un genere noto per le sue spiccate capacità degradative e quindi possibile candidato per il risanamento
ambientale. E’ stato selezionato un ceppo di Arthrobacter che degrada l’acido 4-clorobenzoico, un prodotto terminale
della degradazione dei bifenili clorurati. Con lo scopo di isolare e caratterizzare l’operone catabolico del 4clorobenzoato è in corso la costruzione di una libreria genomica in un BAC.
