Titolo del programma di ricerca dell`assegno richiesto

Titolo del programma di ricerca dell’assegno richiesto
Caratterizzazione fisiologico-molecolare e genomica di batteri elettrigenici e di
batteri antartici coinvolti nella sintesi di antibiotici e di antitumorali
Responsabile Scientifico
Prof. Renato Fani
Programma di ricerca dettagliato
Le comunità microbiche rappresentano, in generale, una straordinaria risorsa ed
un bacino molecolare potenzialmente “infinito” da cui attingere per ottenere numerose
molecole di interesse biologico. E' noto infatti che alcuni ceppi batterici, isolati dai più
disparati ambienti e matrici ambientali, sono capaci di produrre molecole
biologicamente attive, alcune delle quali di particolare interesse medico, farmaceutico
e/o biotecnologico. Molecole che possono essere utilizzate nel campo del
biorisanamento di ambienti inquinati da sostanze xenobiotiche, molecole che sono
importanti nel settore cosmetico od alimentare sono solamente alcuni degli esempi di
prodotti di origine batterica isolati e caratterizzati. Da un punto di vista medico e/o
farmaceutico negli ultimi anni si è assistito ad una sempre maggiore attenzione al
mondo microbico; infatti, oltre a nuove molecole naturali con attività antibiotica, sono
state scoperte molecole con attività antivirale, altre con attività antimicotica, altre
ancora capaci di limitare la progressione neoplastica.
Particolarmente interessanti da questo punto di vista sono le comunità
batteriche che vivono in nicchie ecologiche estremofile, in particolare quelle
Antartiche. Queste nicchie ecologiche in cui i microrganismi utilizzano strategie di
sopravvivenza particolari, rappresentano ambienti "confinati" da cui attingere
microrganismi con grandi potenzialità metaboliche.
Lo scopo del presente progetto è pertanto quello di isolare, caratterizzare e
studiare da una collezione di 2.000 ceppi batteri provenienti dall'Antartide, molecole
con attività biologica importante dal punto di vista medico e/o farmacologico. La
disponibilità di un' estesa collezione di batteri adattati al freddo ed isolati da diverse
nicchie del continente antartico (colonna d’acqua, sedimenti, laghi, spugne etc) nel
corso delle diverse spedizioni di ricercatori italiani e, al contempo, di una analoga
collezione di batteri isolati dai tessuti di piante officinali rappresenta perciò un “tesoro”
molecolare inestimabile.
Il progetto mira dunque all'individuazione di nuove molecole biologicamante
attive e (molto schematicamente) prevede di saggiare su un pannello di 2.000 ceppi
batterici le seguenti attività:
1. Antibatteriche, nei confronti di patogeni (opportunisti e non) umani e
non.
Sull'intero set di ceppi batterici, in parte già caratterizzati o in via di caratterizzazione
molecolare e fenotipica, saranno effettuate analisi molecolari al fine di identificarli,
tipizzarli e verificare la presenza di molecole plasmidiche.
Successivamente, di un pannello ristretto di 20 ceppi particolarmente attivi o di 20
pool costituiti da un numero preselezionato di ceppi batterici, sarà ottenuto saranno
l'estratto cellulare del quale saranno saggiate le attività:
2. Antitumorali, nei confronti di appropriate linee cellulari
Infine, su un numero limitato di ceppi batterici particolarmente attivi (2-6) dal punto
di vista della produzione di molecole biologicamente importanti, saranno effettuate
prove più specifiche, quali:
3.
4.
5.
6.
la valutazione dell'attività antitumorale su animali modello
l'analisi fenomica
la determinazione della sequenza nucleotidica dell'intero genoma
l'analisi bioinformatica del genoma e del fenoma e la correlazione
esistente tra essi
7. Costruzione di librerie genomiche per l'identificazione dei geni coinvolti
nella produzione di molecole biologicamente attive
8. Identificazione e caratterizzazione delle molecole bioattive.
Una parte della ricerca sarà anche indirizzata verso la caratterizzazione di ceppi
batterici capaci di produrre elettricità, una caratteristica propria di alcuni
microrganismi, isolati prevalentemente nel suolo. In particolare, sarà determinata la
sequenza dell'intero genoma di alcuni ceppi elettrigenici identificati nel nostro
laboratorio e ne sarà effettuata l'analisi comparativa con il genoma di altri ceppi
elettrigenici presenti nelle banche dati.
Il Responsabile della Ricerca
f.to Prof. Renato Fani