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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
      • MICRO-ORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF (biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, containing micro-organisms, viruses, microbial fungi, enzymes, fermentates or substances produced by or extracted from micro-organisms or animal material A01N63/00; food compositions A21, A23; medicinal preparations A61K; chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings, absorbent pads or surgical articles A61L; fertilisers C05); PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICRO-ORGANISMS (preservation of living parts of humans or animals A01N1/02); MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA (micro-biological testing media C12Q)
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
QUORUM SENSING; N-ACIL HOMOSERINA LATTONI; BURKHOLDERIA; RHIZOBIUM; SINORHIZOBIUM; PSEUDOMONAS TOLAASII; LUXI-LUXR

Rapporti tra segnali "quorum sensing" e fenotipi microbici di rilevante interesse agro-ambientale

Università degli Studi di Padova
Abstract
Per "quorum sensing" si intende un meccanismo di regolazione dell'espressione genica in risposta alle variazioni di densità di una popolazione batterica. I segnali molecolari più comunemente utilizzati dai batteri gram negativi sono, per quanto sinora noto, molecole appartenenti alla categoria delle omoserina-lattoni (HSL).
Nel presente progetto saranno presi in considerazione sistemi modello microbici diversi per genere, per specie, per habitat e per caratteristiche fenotipiche. In particolare la capacità di produrre molecole segnale del tipo HSL sarà ricercato in diverse genomovar del genere Burkholderia, tra le quali sono disponibili ceppi patogeni, fitopatogeni, ceppi con caratteristiche di promotori della crescita delle piante ed altri ancora con potenzialità di agenti di biocontrollo di fitopatie. Saranno poi studiati alcuni ceppi di rizobio simbionti di piante leguminose tra i quali Rhizobium leguminosarum bv. vicine, R. sullae e Sinorhizobium meliloti, dei quali sono disponibili ceppi con caratteristiche note. Saranno infine studiati ceppi di Pseudomonas tolaasii, specie endemica dei substrati su cui vengono coltivati i comuni funghi eduli. Sarà intrapreso uno studio molecolare al fine di identificare i geni responsabili della eventuale produzione di HSL ed in tutti i casi risultati positivi sarà perseguito l'ottenimento di mutanti quorum sensing negativi. Questo permetterà di stabilire il ruolo che queste importanti molecole rivestono, in ciascuno degli >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Sergio CASELLA Università degli Studi di PADOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
1. Obiettivo primario del progetto è quello di far luce sui fenomeni di comunicazione batterica intercellulare (quorum sensing) mediata da molecole segnale, tra le quali le più comunemente utilizzate dai batteri gram negativi sono, per quanto noto, molecole appartenenti alla categoria delle omoserina-lattoni (HSL).
2. Utilizzando sistemi modello diversificati per genere, per specie, per habitat e per caratteristiche fenotipiche sarà possibile determinare in primo luogo l'incidenza del fenomeno.
3. L'identificazione e la caratterizzazione dei geni coinvolti nella produzione e nella regolazione del quorum sensing renderà possibile progettare organismi mutanti quorum sensing negativi.
4. La disponibilità di mutanti negativi consentirà di studiare il ruolo delle molecole segnale nei diversi sistemi modello. In particolare permetterà di stabilire un loro eventuale ruolo :
- nel determinare la fitopatogenicità e la patogenicità in sistemi ifali (Burkholderia cepacia, Pseudomonas tolaasii)
- nell'esprimere proprietà di promotore della crescita delle piante o agente di biocontrollo di fitopatie (B. ambifaria)
- nel colonizzare le radici delle piante (Burkholderia, Rhizobium, Sinorhizobium)
- nell'instaurare simbiosi con le radici di leguminose (Rhizobium, Sinorhizobium)
- nel determinare il passaggio nello stato di non coltivabilità (VBNC) ed il ripristino della coltivabilità (Burkholderia, Rhizobium,
Sinorhizobium)

Risultati parziali attesi
Burkholderia spp.
- Clonaggio, sequenziamento e caratterizzazione dei regolatori globali GacA e PsrA di B. cepacia ATCC25416

- Costruzione di mutanti knock-out gacA e psrA di B. cepacia ATCC25416

- Studi di interazione reciproca tra QS, GacA, RpoS e PsrA in B. cepacia. Definizione della gerarchia di regolazione e dell'influenza della fase di crescita e dello stato metabolico della cellula sulla regolazione dei componenti suddetti. Le tecniche impiegate saranno: fusioni trascrizionali cromosomali, analisi del contenuto proteico tramite anticorpi e quantificazione della produzione di HSL.

- Definizione del ruolo delle HSL nella variazione di fase (conversione a VBNC) in B. cepacia ATCC 25416.

- Distribuzione della produzione di HSL tra i diversi sottogruppi di B. cepacia genomovar III e dei nuovi genomovars, B. anthina
and B. pyrrocinia , B. ambifaria

- Costruzione di mutanti knock-out cepIR da utilizzare in studi in vivoR. leguminosarum, S. meliloti

• Costruzione di ceppi e plasmidi con fusioni geniche da usare come reporters per la sintesi di molecole quorum sensing

• Amplificazione via PCR di geni QS utilizzando informazioni da sistemi già caratterizzati

• Costruzione di mutanti quorum sensing via mutagenesi inserzionale di cassetta antibiotico-resistente nei geni ottenuti

• Costruzione di vettore di espressione per promotori >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Per "quorum sensing" (QS) si intende un meccanismo di regolazione dell'espressione genica in risposta alle variazioni di densità di una popolazione batterica. I segnali molecolari più comunemente utilizzati dai batteri gram negativi sembrano essere molecole appartenenti alla categoria delle omoserina-lattoni (HSL), spesso prodotti da una sintetasi appartenente alla famiglia delle proteine LuxI e capace di autoindursi. L'attivazione della trascrizione dei geni coinvolti deriva dalla formazione di un complesso con un attivatore trascrizionale del tipo LuxR. Le varie molecole prodotte da specie batteriche diverse si differenziano per la lunghezza e la struttura della catena acilica e sembrano essere capaci di attraversare rapidamente le strutture superficiali della cellula fino a diffondersi nel mezzo colturale, variando così sensibilmente la propria concentrazione esterna. Il raggiungimento di una determinata soglia di concentrazione, che riflette in modo diretto la densità di popolazione, rappresenta il "quorum" che attiva la proteina del tipo LuxR che a sua volta innesca la risposta cellulare. Il fenomeno è stato associato alla regolazione della formazione di biofilms, al trasferimento di plasmidi, alla motilità cellulare ed a numerosi fattori di virulenza.
In contesti in cui interagiscano più specie microbiche, le molecole chiave del QS prodotte da alcuni dei batteri presenti hanno l'effetto di modellare la composizione proporzionale della intera comunità, e possono >>>