B. thuringensis

B. thuringensis
- rappresenta quindi un vero e proprio insetticida naturale, non essendo
tossico per mammiferi, uccelli, rettili e anfibi.
Sono state brevettate diverse preparazioni che sfruttano questo
principio;
-Con l’ingegneria genetica si può ottimizzare il sistema creando nuove
tossine attive contro più specie di insetti simultaneamente;
-Sono già state prodotte piante transgeniche (tabacco) che esprimono i
geni cry e che quindi risultano resistenti a diverse specie di insetti.
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Normalmente i geni per le tossine vengono espressi
durante la sporulazione.
Per aumentare la produzione e diminuire i tempi è
necessaraio che la tossina venga espressa in
maniera costitutiva, durante tutto il ciclo cellulare.
Promotore
Gene per la tossina
Il gene è stato posto quindi sotto il controllo di un
promotore vegetativo o comunque sempre attivo
(tratto dal gene della resistenza alla tetraciclina di
B. cereus e reintrodotto in B. thuringiensis).
Inoltre il costrutto è stato utilizzato per
trasformare un ceppo di B. thuringiensis difettivo
nella sporulazione, in tali condizioni la sintesi di
tossina è più efficiente che nelle cellule di tipo
selvatico.
pTet
Gene per la tossina
Il potenziale della tecnica può essere accresciuto
ulteriormente:
- trasferendo il gene per una particolare tossina in
un ceppo già produttore di una tossina diversa
specie- specifica;
- fondendo porzioni di due geni di tossina speciespecifica in maniera da ricavare una tossina ibrida a
doppia azione
Eubatteri Gram-positivi
Tet
pTet
Caratteristiche principali del genere Bacillus
9 Il genere comprende specie aerobie ed aerobie facoltative che
popolano il suolo come saprofiti
9 Alcune specie (B. subtilis, B. licheniformis) sono naturalmente
trasformabili;
9 Molte specie producono antibiotici, quali la bacitracina, la
gramicidina, la polimixina, la tirocidina o BATTERIOCINE, quali la
subtilisina; La produzione di antibiotici è generalmente correlata al
processo di sporulazione
9 Le specie B. anthrax, B. cereus sono patogene;
B. anthrax è l’agente eziologico del carbonchio (o antrace),
B. cereus è responsabile di alcune forme di intossicazione alimentare;
9 Le specie B. thuringiensis, B. sphaericus, B. popilliae producono un
cristallo parasporale tossico per molti insetti;
9 Le specie mesofile B. subtilis e B. licheniformis e quella termofila
B. stearothermophilus sono utilizzate per la produzione industriale
di enzimi (a-amilasi, proteasi)
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Bacillus anthrax
Three manifestations:
– Cutaneous
– Pulmonary
– Gastrointestinal
Disease is mediated by two toxins:
– Oedema toxin (ET = PA + EF)
– Lethal toxin (LT = PA + LF)
Eubatteri Gram-positivi
Caratteristiche principali del genere Clostridium
Diversi clostridi con spore terminali e centrali
C. tetani
• sono batteri strettamente anaerobi, mancano del sistema dei citocromi e di
catena di trasporto degli elettroni. Ottengono ATP soltanto per fosforilazione
a livello del substrato.
• Le specie C. botulinum, C. tetani e C. perfringens sono patogene;
• Alcune specie (C. thermocellum, C. cellulovorans) formano particolari organelli di
natura proteica (CELLULOSOMI) deputati alla degradazione della cellulosa;
• alcune specie (C. acetobutylicum) producono butanolo e acetone con un processo
detto di solventogenesi
• Altri gruppi ottengono energia dalla fermentazione di amminoacidi.
• Vivono in tasche anossiche del suolo.
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C. botulinum
responsabile del botulismo. Le spore presenti negli alimenti
conservati possono germinare e dare la forma vegetativa che
produce una esotossina neurotossica.
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C. tetani
-tenospasmina
-tetanolisina
C. perfringens
si trasmette attraverso le ferite cutanee. Le endospore
possono germinare a basse concentrazioni di ossigeno, la lisi
delle cellule vegetative libera delle potenti neurotossine:
agisce inducendo la stimolazione incontrollata dei muscoli
scheletrici;
che agisce distruggendo i tessuti;
può provocare una infezione necrotizzante dei
muscoli scheletrici detta GANGRENA GASSOSA, se
si trasmette attraverso ferite cutanee. Le spore
germinano se si creano le condizioni di anaerobiosi e
producono una tossina che determina necrosi dei
tessuti;
Se invece contamina gli alimenti in dose massiva
induce una intossicazione alimentare. Le cellule
sporulano nell’intestino e una proteina del
rivestimento sporale è una enterotossina termolabile.
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CRISTALLO DI CELLULOSA
Polimero molto stabile costituito da residui di glucosio uniti da legami b-1,4.
Ciascun residuo di glucosio è ruotato di 180° rispetto a quello adiacente formando l’unità
ripetuta di CELLOBIOSIO.
Le catene formano fibrille disposte parallelamente che costituiscono un substrato difficile
da degradare.
Microrganismi cellulolitici vivono in diversi habitat, nel suolo ma anche nel sistema digerente
di insetti o vermi e nel rumine degli erbivori
Componente strutturale: Cip (Cellulosome integrating protein) o SCAFFOLDINA
glicoproteina di 210kDa che presenta dei domini di interazione con
la componente idrolitica (COHESIN DOMAINS) e un dominio che
interagisce con la cellulosa (CBD Cellulose Binding Domain).
Inoltre media il legame con la superficie cellulare
Componente catalitica: costituita da numerosi enzimi associati alla Scaffoldina mediante
DOCKERIN DOMAINS
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Known components of the cellulosome of Clostridium thermocellum
Cellulosome Components (b)
Description
Modular Structure
CipA (c)
Scaffoldin
2(Coh1)-CBM3a-7(Coh1)-X2-DocII
Molecular Mass (kDa)
197
CelJ
Cellulase
X-Ig-GH9-GH44-DocI-X
178
CbhA
Cellobiohydrolase
CBM4-Ig-GH9-2(Fn3)-CBM3bDocI
138
XynY
Xylanase
CBM22-GH10-CBM22-DocI-CE1
120
CelH
Endoglucanase
GH26-GH5-CBM9-DocI
102
CelK
Cellobiohydrolase
CBM4-Ig-GH9-DocI
101
XynZ
Xylanase
CE1-CBM6-DocI-GH10
92
CelE
Endoglucanase
GH5 - DocI - CE2
90
CelS (c)
Exoglucanase
GH48 - DocI
83
82
CelF
Endoglucanase
GH9-CBM3c-DocI
CelN
Endoglucanase
GH9-CBM3c-DocI
82
CelQ
Endoglucanase
GH9-CBM3c-DocI
82
CelO
Cellobiohydrolase
CBM3a-GH5- DocI
75
Xylanase
GH11-CBM4-DocI-NodB
74
XynA, XynU
CelD
Endoglucanase
Ig - GH9 - DocI
72
XynC
Xylanase
CBM22-GH10-DocI
70
XynD
Xylanase
CBM22-GH10-Doc1
70
ManA
Mannanase
CBM-GH26-DocI
67
CelT
Endoglucanase
GH9 - DocI
65
CelB
Endoglucanase
GH5 - DocI
64
CelG
Endoglucanase
GH5 - DocI
63
CseP
Unknown
UN - DocI
62
ChiA
Chitinase
GH18 - DocI
55
CelA
53
Endoglucanase
GH8 - DocI
XynB, XynV
Xylanase
GH11-CBM4-DocI
50
LicB
Lichenase
GH16 - DocI
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Eubatteri Gram-positivi
¾ BATTERI CORINEFORMI
¾ BATTERI NOCARDIFORMI
¾ ATTINOMICETI (BATTERI FILAMENTOSI)
Batteri a ramificazione irregolare e filamentosi sono una
componente molto importante e poco studiata della comunità microbica
del suolo:
- degradazione degli idrocarburi
- degradazione dei materiali vegetali più vecchi e dell’humus
- degradazione dei pesticidi
Gli Attinomiceti filamentosi, prevalentemente del genere Streptomyces,
producono un composto detto geosmina che conferisce il caratteristico
odore al terreno
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