Recentemente è stato decodificato il genoma di un microrganismo isolato ha la caratteristica di riprodursi velocemente a basse temperature. Si tratta del batterio denominato Pseudoalteromonas haloplanktis (Ph) TAC125 e lo studio della sua sequenza genica potrà consentire di ottimizzare le prestazioni di questo microrganismo come "fabbrica cellulare" fredda.

La ricerca è il risultato di una collaborazione europea che, iniziata da Charles Gerday e George Feller dell'Università di Liegi, ha visto impegnato il gruppo del professor Gennaro Marino del Dipartimento di Chimica Organica e Biochimica dell'Università di Napoli Federico II (cfr. articolo pubblicato in questa sezione del Portale, ndr. ).

Dei risultati dello studio parliamo col professor Gennaro Marino, che ha diretto l'equipe partenopea che ha partecipato alla ricerca.
Professore, perché la decifrazione della sequenza genica di questo microganismo è così importante?
"L'interesse per questo batterio discende dal fatto che Pseudoalteromonas haloplanktis è uno degli organismi psicrofili (alla lettera: amanti del freddo) che si riproduce più rapidamente alle basse temperature. Questa particolarità, di estremo interesse sia per gli studi di adattamento biologico sia per lo sfruttamento biotecnologico, ha spinto un gruppo di ricercatori europei ad intraprendere la non irrilevante impresa scientifica del sequenziamento del genoma di questo organismo costituito da circa 4 milioni di coppie di basi. Uno dei revisori anonimi, nel raccomandare la pubblicazione del lavoro, ha commentato: "I futuri studi di genomica microbica non potranno non tenere conto dei risultati riportati in questo lavoro". Il genoma di Pseudoalteromonas haloplanktis non ha deluso le aspettative dei ricercatori svelando molte delle modalità adottate da questo microrganismo per consentire la vita a temperature prossime allo zero; condizioni in cui la velocità delle reazioni chimiche si rallenta fortemente, la flessibilità delle membrane biologiche si riduce notevolmente, mentre la solubilità dell'ossigeno aumenta pericolosamente. L'interesse biotecnologico per questo tipo di studi discende dal fatto che gli organismi psicrofili per poter sopravvivere alle basse temperature, anche inferiori a zero gradi centigradi, hanno bisogno, per il loro nutrimento, di degradare sostanze complesse che si trovano nelle nicchie ecologiche in cui vivono. Per questa ragione, secernono catalizzatori biologici (enzimi) che, con estrema efficienza, anche a temperature molto basse, degradano grassi, proteine e sostanze amidacee. Questo tipo di enzimi ha trovato e trova svariate applicazioni industriali dall'industria dei detersivi (bucato biologico), a quella alimentare (prodotti per diete speciali), a quella tessile. Pertanto i programmi di biotecnologia dell'Unione europea hanno notevolmente sostenuto queste linee di ricerca. Nell'ambito di uno questi programmi ("Cell factory") il mio gruppo di ricerca ha sviluppato una linea di ricerca del tutto innovativa proponendo già negli anni '90 l'utilizzazione di questo microrganismo per la produzione di proteine".

Quale tipo di apporto ha dato alla ricerca la sua equipe nell'ambito del progetto di collaborazione europeo?
"Come dicevo, noi siamo stati i primi ad interrogarci sulla possibilità di utilizzare i batteri psicrofili, in particolare Pseudoalteromonas haloplanktis per la sua efficienza riproduttiva, per produrre proteine difficilmente ottenibili con altri sistemi biotecnologici. Siamo partiti da una considerazione puramente teorica sull'effetto della temperatura sulla struttura delle proteine per mettere a punto un sistema genetico che sfruttava alcune pec
uliarità del microrganismo oggetto del nostro studio. Abbiamo così realizzato, primi e, per il momento, unici al mondo, una vera e propria fabbrica di proteine che svolge questa funzione alle più basse temperature di esercizio finora sperimentate. Queste ricerche hanno ottenuto finanziamenti del Ministero dell'Università, della Regione Campania ed, ultimamente, del Progetto nazionale di Ricerche in Antartide. Nel 2004 abbiamo convinto vari gruppi europei ad intraprendere l' impegnativo percorso scientifico che ha consentito di decifrare l'intera sequenza del genoma. Il contributo del mio gruppo è stato quello di fornire il ceppo di riferimento e di collaborare fattivamente all'annotazione del genoma, il lavoro improbo di attribuzione di una funzione ai geni sequenziali" .

Quali potranno essere gli ulteriori sviluppi della ricerca condotta alla Federico II dalla sua equipe?
"La disponibilità dell'intera sequenza genica di PhTAC125 se da un lato ha svelato molte delle strategie dell'adattamento al freddo, dall'altro ha lasciato ancora irrisolte molte problematiche che gli studi di post-genomica (trascrittomica e proteomica) contribuiranno a risolvere. Questi studi, a Napoli, saranno sviluppati soprattutto per ottimizzare le prestazioni di questo microrganismo come "fabbrica cellulare" fredda".

Quali applicazioni terapeutiche sono prevedibili dai risultati della ricerca?
"Noi ci proponiamo di utilizzare le informazioni ottenute dal sequenziamento del genoma per ottimizzare la "fabbrica cellulare" in particolare per convogliare i prodotti proteici sintetizzati dal microrganismo al di fuori della cellula con l'obiettivo di migliorare le rese e di semplificare i processi di purificazione. Tra le proteine che intendiamo produrre ci sono anche proteine di notevole interesse terapeutico che ora si ottengono con difficoltà e scarsissime rese utilizzando i processi biotecnologici tradizionali. Naturalmente questi ulteriori approfondimenti di natura applicativa implicheranno notevoli impegni finanziari e, quindi, saranno intrapresi se la nostra ricerca sarà adeguatamente sostenuta anche da finanziamenti delle imprese interessate."(apis)