I batteri lattici:
attività probiotica ed adattamento agli stress termici
I BATTERI LATTICI sono un gruppo eterogeneo di batteri Grampositivi largamente utilizzati nell’industria alimentare sia come
starter di fermentazione che come additivi alimentari con attività
probiotica.
Il nostro interesse è rivolto da una parte allo studio degli aspetti
molecolari che sono alla base della RESISTENZA AGLI STRESS a cui
tali batteri sono sottoposti durante i processi fermentativi;
dall’altra allo studio dei meccanismi di adesione a cellule epiteliali
e di modulazione delle risposta immunitaria da parte di Lactobacilli
con ATTIVITA’ PROBIOTICA.
STUDIO DELLA RISPOSTA ALLO
STRESS TERMICO IN
STREPTOCOCCUS THERMOPHILUS
Cold shock
In seguito ad un abbassamento di
temperatura, le cellule batteriche devono resistere a diversi
cambiamenti: 1) le strutture secondarie del DNA e dell’RNA si
stabilizzano; 2) vi è un blocco della trascrizione e della
traduzione; 3) si modifica la fluidità della membrana
citoplasmatica
Heat shock
L’esposizione ad alte temperature
interferisce principalmente con la struttura delle proteine;
queste infatti, non mantengono la conformazione nativa, e
quindi, non solo non riescono più a svolgere la propria
funzione, ma possono formare degli aggregati molecolari
dannosi per la cellula.
Il nostro gruppo si è occupato di cercare fattori che
intervengono in ambedue i tipi di shock termici partendo da
alcune
osservazioni
fenotipiche
su
Streptococcus
thermophilus per arrivare all’identificazione di alcune
proteine coinvolte nella risposta adattativa al caldo ed al
freddo.
La sopravvivenza di S. thermophilus al
congelamento è incrementata rispetto al
controllo (bianco), sia dopo pre-heat
shock (grigio) che dopo pre-cold shock
(nero).
Una proteina, identificata come ClpL è
espressa in risposta ad ambedue gli stress
termici.
Le ricerche effettuate sulla risposta agli stress termici in
Streptococcus thermophilus negli ultimi anni hanno consentito di:
-isolare
il gene deoD coinvolto nella sintesi del (p)ppGpp, un
alarmone importante per la risposta a diversi tipi di stress
(Varcamonti et al. Appl Environ Microbiol. 2003 69:1287-9).
-identificare una proteina, ClpL, indotta sia dallo stress da freddo che
da caldo la cui mancanza impedisce alle cellule batteriche di
adattarsi in maniera ottimale (Varcamonti et al. Microb Cell Fact.
2006 5:6; Arena et al. Proteomics. 2006 6:181-92)
-caratterizzare un mutante nel gene ssrA sia a livello fenotipico che
di pattern proteico bi-dimensionale.
Il gruppo di Microbiologia:
Strutturati:
Borsisti & Dottorandi:
Studenti:
L. Baccigalupi, G. Cangiano, M. De Felice, E.Ricca,
M. Varcamonti, L. Di Iorio
A. Cordone, S. Fakhry, R. Isticato, A. Mazzone,
D. Scotto Di Mase
M.L. Ascierto, K. Asterinou, R. Barone, D. Butera,
A. Pelosi, I. Venzi, A. Zanfardino
ATTIVITA’ COMPETITIVA DI
LATTOBACILLI PROBIOTICI CONTRO I
PRINCIPALI ENTEROPATOGENI
L. fermentum è una delle specie batteriche maggiormente
rappresentate nel tratto gastro-intestinale e uro-genitale dei
mammiferi. Per questo motivo L. fermentum è anche
comunemente utilizzato in preparati probiotici.
I PROBIOTICI sono organismi vivi che, una volta ingeriti,
conferiscono all'ospite effetti benefici quali la capacità di
tollerare il lattosio, di assorbire il colesterolo e di prevenire le
infezioni gastro-intestinali.
Il nostro gruppo di ricerca ha identificato un ceppo di L.
fermentum capace di aderire con alta efficienza a cellule
intestinali. Tale adesione è mediata da due molecole di
superficie di circa 3 kDa.
Cellule di L. fermentum adese ad
enterociti umani in coltura (Caco-2).
Cellule di L. fermentum competono in vitro con enteropatogeni
come Salmonella enterica e Shigella sonnei sia per l’adesione che
per l’internalizzazione in enterociti in coltura.
La competizione in vitro viene studiata sia
mediante microscopia a fluorescenza (foto) che con
tecniche microbiologiche classiche.
Nella foto sono visualizzate cellule di Salmonella
enterica fluorescenti all'interno di cellule Caco-2.
E' stato recentemente messo a punto un sistema modello di
infezione con il patogeno murino Citrobacter rodentium. Tale
sistema viene ora utilizzato per studiare la capacità di L.
fermentum di competere in vivo con il patogeno.
Esperimenti di RT-PCR vengono effettuati per analizzare la
modulazione della risposta immunitaria indotta da L. fermentum
sia in vivo che in vitro.
