LABORATORIO DI MICROBIOLOGIA APPLICATA MARCHETTO DAVIDE, GALLO MICHELE, BALDI FRANCO Principali linee di ricerca Degradazione microbica degli idrocarburi Alcuni anni fa è stata isolata una nuova specie di Acinetobacter, denominata in seguito A. venetianius. Questo ceppo è in grado di degradare gli n-alcani (C12-C28) del gasolio. Sono state isolate anche altre specie di batteri (Pseudomonas putida, Alcaligenes faecalis ed altri), che cooperano alla degradazione finale degli intermedi ossidati di idrocarburi alifatici. La presenza di idrocarburi alifatici, induce la produzione di una glicoproteina emulsificante e protettiva della membrana fosfolipidica di A. venetianus. Recentemente sono stati identificati i geni che codificano per l’alcano-monossigenasi, enzima responsabile della ω-idrossilazione degli idrocarburi alifatici. Alcuni anni fa sono stati isolati dai sedimenti della Laguna di Venezia, dei ceppi in grado di degradare anche gli idrocarburi aromatici. Dalla sequenza del 16S rRNA sono stati identificati come appartenenti alla specie Pseudomonas stutzeri. I due ceppi sono dotati di diossigenasi che permettono di mineralizzare in condizioni ossidanti, il naftalene ed il bifenile. Indagini simili sono state condotte anche nella Baia di Terranova in Antartide, dove di recente è stato isolato un ceppo di Halomonas sp. capace di produrre un glicolipide con attività surfattante. Altri batteri psicrofili, con attività idrocarburodegradante, sono stati isolati dai sedimenti della stessa area. Costruzione di un sensore batterico per determinare il Hg biodisponibile Risulta difficile quantificare il rischio ambientale relativo alla contaminazione da Hg, poiché non se ne conosce la quantità potenzialmente trasferibile nella catena trofica. In collaborazione con l’Università di Milano, è stato modificato un ceppo di Escherichia coli che porta un plasmide con un costrutto mer::lux. Questo ci permette di rilevare con un luminometro il Hg biodisponibile in ambienti terrestri, poiché la presenza dello ione mercurico “illumina” la cellula batterica. Utilizzo di microrganismi per attenuare l’inquinamento da metalli pesanti ed idrocarburi Alcune ricerche sono state sviluppate per attenuare l’inquinamento nei suoli, in particolare, in presenza di metalli ed idrocarburi. La loro presenza simultanea, ostacola la degradazione complessiva degli inquinanti, poiché i batteri resistenti ai metalli non degradano gli idrocarburi e viceversa. E’ stato sviluppato un nuovo approccio chimico-microbiologico, basato sulla lisciviazione chimica di metalli pesanti con acido citrico. La rimozione, anche se parziale, rende più “appetibile” l’attacco dei composti organici da parte di funghi che producono le perossidasi esocellulari. I metalli lisciviati sono stati poi precipitati con un ceppo di Klebsiella oxytoca. Questo ceppo fermenta il citrato e produce un polisaccaride che complessa i metalli in particolare il ferro trivalente. Studio di un polisaccaride microbico che complessa il ferro trivalente per applicazioni biotecnologiche Studio di biodeterioramento di affreschi medievali La collaborazione con l’Università di Siena ci ha permesso di isolare e di studiare alcuni batteri responsabili del biodeterioramento delle superfici pittoriche di affreschi medievali.. Tali batteri, infatti, sono in grado di trattenere l’acqua con le loro capsule cellulari e di innescare la solfatazione della superficie e/o di trasformare alcuni minerali usati una volta come pigmenti inorganici . La caratteristica fenotipica di questo ceppo di Klebsiella oxytoca, proveniente dalle miniere di pirite delle Colline Metallifere in Toscana è stata approfondita purificando il polisaccaride prodotto durante la fermentazione del citrato ferrico. La struttura base del polimero è un eptamero, che complessa il ferro trivalente. Sono in corso alcuni studi per verificare la possibilità di utilizzare il polimero ferrico della Klebsiella oxytoca in reazioni tipo “Fenton” per idrossilare i fenoli. Acinetobacter venetianus “mangia” il gasolio Klebsiella oxytoca “ricoperta” di ferro ( foto P. Zuddas ) Produzione di un glicolipide con proprietà surfattanti prodotto da un ceppo di Halomonas sp. isolato da sedimenti antartici ( Thetis Bay , Ricerche in corso Isolamento e identificazione di batteri psicrofili in relazione alla degradazione e produzione di materia organica (progetto PNRA) Studio della biodiversità dei microrganismi nei sedimenti della laguna di Venezia Al momento stiamo utilizzando un’approccio multidisciplinare, che tiene conto dei parametri chimico-fisici, della composizione della materia organica polimerica, delle attività enzimatiche e della biodiversità microbica. Stiamo cercando anche di isolare i batteri psicrofili responsabili della degradazione della sostanza organica. È in corso uno studio sulla struttura della popolazione microbica e biodiversità di specie batteriche ed archea presenti nei sedimenti anossici della laguna di Venezia, e lo studio delle capacità di auto-consolidamento delle barene artificiali della laguna di Venezia, per la produzione di feltri microbici con particolare riguardo ai cianobatteri come produttori di biofilms e stromi altamente resistenti. (Progetti del Consorzio Venezia Nuova, Magistrato alle Acque) Studio di batteri Hg-resistenti nella laguna di Marano ( progetto M.I.R.A.C.L.E. ) Nell’ambito del progetto che come scopo ha l’allestimento di aree della laguna di Marano per la coltivazione di Tapes philippinarum, l’attività della nostra unità è rivolta ad isolare ed identificare dei batteri che possano ridurre l’inquinamento da Hg in alcune aree della laguna; a questo scopo sono già stati isolati nei ceppi batterici. In futuro cercheremo di produrre un biosensore per il Hg biodisponibile capace di funzionare anche in aree salmastre e marine.