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PROGRAMMA DI RICERCA 2005
italiano - english
Unità di Ricerca
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Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze biologiche
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)
- BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
Classificazione geografica
- Regione: Lombardia
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Parole Chiave
REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA; REGOLAZIONE POST-TRASCRIZIONALE; RIBOSOMI; RNA; RISPOSTA ADATTATIVA A STRESS; ADATTAMENTO AL FREDDO; FEDELTA' TRADUZIONALE; POLINUCLEOTIDE FOSFORILASI; ESCHERICHIA COLIRegolazione post-trascrizionale dell'espressione genica in seguito a stress termico: stabilità dell'RNA, controllo traduzionale, e biogenesi dei ribosomi.
Università degli Studi di MilanoAbstract
Durante la fase di adattamento al freddo che fa seguito al "cold shock" l'espressione genica di Escherichia coli viene modificata attraverso regolazioni trascrizionali e post-trascrizionali. Ne risulta che il grosso delle sintesi macromolecolari rallenta o si arresta, mentre un piccolo gruppo di geni cold-shock viene preferenzialmente e transientemente espresso. In questo programma di ricerca due laboratori propongono di approfondire i loro studi aventi per oggetto lo stress da freddo e l'adattamento cellulare alla bassa temperatura rispondendo alle seguenti domande:1) Qual'è la base molecolare del "cold shock translational bias" che consente la traduzione preferenziale degli mRNA cold shock a bassa temperatura?
2) Qual'è la causa del ritardo nell'assemblaggio dei ribosomi al bassa temperatura responsabile dell'aumento del rapporto stechiometrico fattori d'inizio/ribosomi?
3) I meccanismi che assicurano la fedeltà traduzionale divengono meno efficienti durante l'adattamento e la crescita al freddo?
4) Come viene regolata l'espressione della PNPasi (essenziale per la crescita al freddo) e quale ruolo gioca la proteina ribosomale S1 in tale regolazione?
La "traduzione preferenziale" è stata attribuita alla presenza di elementi cis-agenti presenti nella 5'UTR degli mRNA cold shock ed a fattori trans-agenti (i fattori traduzionali IF3 e IF1 e l'RNA chaperone CspA) i cui livelli aumentano dopo lo stress. Per capire il ruolo di questi fattori >>>
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Giovanni DEHO' Università degli Studi di MILANOObiettivo del Programma di Ricerca
La risposta adattativa di Escherichia coli al calo della temperatura può essere divisa in due fasi.a) Nella fase di adattamento, la coltura smette di crescere e la sintesi proteica è inibita, con l'eccezione di poche "Cold Proteins" (CP) che sfuggono selettivamente all'inibizione traduzionale. In questa fase l'abbondanza degli mRNA di alcune CP aumenta molto, in gran parte a causa di stabilizzazione selettiva.
b) Nella fase adattata (o acclimatata), ricomincia la crescita bilanciata della coltura (sebbene ad un tasso inferiore a quanto previsto dalla relazione di Arrhenius) e la sintesi di RNA e proteine riprende. Il livello della maggior parte delle CP e dei loro mRNA torna a livelli basali, mentre altre rimangono o vengono indotte rispetto al loro livello al "caldo".
L'apparato traduzionale gioca un ruolo molto importante nell'adattamento al freddo. Questioni centrali sono:
1) Come interferisce il freddo con la sintesi proteica? L'inibizione traduzionale è la conseguenza di restrizioni fisico-chimiche o meccanismi attivi codificati dalla cellula devono essere espressi? Quali sono, in entrambi casi, i passaggi limitanti?
2) Come sfuggono all'inibizione traduzionale le CP espresse subito dopo lo shock da freddo? Quali fattori sono richiesti per questa traduzione preferenziale?
3) In cosa differiscono l'apparato traduzionale "freddo" e "caldo"?
Negli ultimi anni vari laboratori, inclusi quelli delle due Unit >>>
Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
ADATTAMENTO BATTERICO AL FREDDOLa temperatura influenza tutti i parametri chimici di una cellula vivente, inclusi il tasso di diffusione dei soluti, la cinetica enzimatica, la fluidità della membrana, oltre che la conformazione, la topologia, la flessibilità e le interazioni reciproche delle macromolecole biologiche. Temperature permissive al di fuori del cosiddetto intervallo normale rappresentano uno stress per le cellule e richiedono specifiche risposte adattative. Questo può essere meglio apprezzato quando le colture batteriche vengono rapidamente spostate da una temperatura normale ad una significativamente maggiore o minore (rispettivamente heat o cold shock). Per esempio, quando una coltura di Escherichia coli in crescita esponenziale è trasferita da 37 °C a una temperatura permissiva bassa (tra 8 e 18°C), la crescita cellulare si arresta per una o più ore (fase di acclimatazione). Una volta che le cellule si sono adattate alle nuove condizioni, la crescita esponenziale riprende con una diversa velocità (17, 19, 30).
La risposta adattativa al freddo deve fronteggiare innanzitutto le conseguenze di un aumento della rigidità del doppio strato lipidico e delle macromolecole informazionali e deve quindi ripristinare la funzionalità delle membrane e degli apparati di replicazione, trascrizione e traduzione. Le ricerche condotte in vari laboratori nell'ultimo ventennio hanno dimostrato che durante l'adattamento al freddo avviene una drastica >>>
