Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
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
1) Errington J. (2003) Regulation of endospore formation in Bacillus subtilis. Nat Rev Microbiol. 1:117-126.
2) Henriques A.O., Costa T.V., Martins L.O., Zilhao R. (2004) The functional architecture and assembly of the spore coat. In Bacterial spore formers: probioitcs and emerging applications, E. Ricca, A.O. Henriques, and S.M. Cutting, eds. (Norfolk, Horizon Bioscience Press), pp. 65-85.
3) Setlow P. (2003) Spore germination. Curr Opin Microbiol. 6:550-556.
4) Barák I., Ricca E., Cutting S.M. (2005) From Fundamental Studies of Sporulation To Applied Spore Research. Mol. Microbiol. 55:330-338.
5) Driks A. (2003). The dynamic spore. Proc Natl Acad Sci U S A. 100:3007-3009.
6) Klobutcher L.A., Ragkousi K., Setlow P. (2006) The Bacillus subtilis spore coat provides "eat resistance" during phagocytic predation by the protozoan Tetrahymena thermophila. Proc Natl Acad Sci USA 103:165-170.
7) Naclerio G., Baccigalupi L., Zilhao R., De Felice M., E. Ricca. (1996) Bacillus subtilis spore coat assembly requires cotH gene expression. J. Bacteriol. 178:4375-4380.
8) Zilhao R., Naclerio G., Baccigalupi L., Henriques A.O. Moran Jr. C.P., E. Ricca. (1999) Assembly requirements and role of CotH during spore coat formation in Bacillus subtilis. J. Bacteriol. 181:2631-2633.
9) Kim H., Hahn M., Grabowski P., McPherson D., Otte M.M., Wang R., Ferguson C.C., Eichenberger P., Driks A. (2006) The Bacillus subtilis spore coat protein interaction network. Mol. Microbiol 59:487-502.
10) Driks A., Roels S., Beall B., Moran Jr. C.P., Losick R.. (1994). Subcellular localization of proteins involved in the assembly of the spore coat of Bacillus subtilis. Genes&Develop. 8:234-244.
11) Beall B., Driks A., Losick R., Moran Jr. C.P. (1993) Cloning and characterization of a gene required for the assembly of the Bacillus subtilis spore coat. J. Bacteriol. 175:1705-1716.
12) Zilhão R., Isticato R., Martins L.O., Steil L., Völker U., Ricca E., Moran Jr. C.P., Henriques A.O. (2005) Assembly and function of a transglutaminase at the surface of the developing spore in Bacillus subtilis. J. Bacteriol. 187:7753-7764.
13) Bessette PH., Rice JJ., Daugherty PS. (2004). Rapid isolation of high-affinity protein binding peptides using bacterial display. Protein Eng Des Sel 17:731-739.
14) Wilson DS., Keefe AD., Szostak JW. (2001). The use of mRNA display to select high-affinity protein-binding peptides. Proc Natl Acad Sci U S A 98:3750-3755.
15) Muller OJ., Kaul F., Weitzman MD., Pasqualini R., Arap W., Kleinschmidt JA., Trepel, M. (2003). Random peptide libraries displayed on adeno-associated virus to select for targeted gene therapy vectors. Nat Biotechnol 21:1040-1046.
16) Georgiou G., Stathopoulos C., Daugherty PS., Nayak AR., Iverson BL., Curtiss, R., 3rd (1997). Display of heterologous proteins on the surface of microorganisms: from the screening of combinatorial libraries to live recombinant vaccines. Nat Biotechnol 15:29-34.
17) Lee SY., Choi JH., Xu Z. (2003). Microbial cell-surface display. Trends Biotechnol 21:45-52.
18) Isticato R., Cangiano G., Tran H. T., Ciabattini A., Medaglini D., Oggioni MR., De Felice M., Pozzi G., Ricca E. (2001). Surface display of recombinant proteins on Bacillus subtilis spores. J Bacteriol 183:6294-6301.
19) Isticato R., Cangiano G., De Felice M., Ricca E. (2004). Display of molecules on the spore surface. In Bacterial spore formers: probioitcs and emerging applications, E. Ricca, A. O. Henriques, and S. M. Cutting, eds. (Norfolk, UK, Horizon Bioscience), pp. 193-200.
20) Mauriello EMF., Duc LH., Isticato R., Cangiano G., Hong HA., De Felice M, Ricca E., Cutting SM. (2004). Display of Heterologous Antigens on the Bacillus subtilis Spore Coat Using CotC as a Fusion Partner. Vaccine 22:1177-1187.
21) Helting TB., Zwisler O (1977). Structure of tetanus toxin. I. Breakdown of the toxin molecule and discrimination between polypeptide fragments. J Biol Chem 252187-193.
22) Douce G., Turcott C., Crople I., Rober, M., Pizza M., Domenghini M., Rappuoli R., Dougan G. (1995). Mutants of Escherichia coli heat-labile toxin lacking ADP-ribosyltransferase activity act as nontoxic, mucosal adjuvants. Proc Natl Acad Sci U S A 921644-1648.
23) Duc LH., Hong HA., Fairweather N., Ricca E., Cutting SM. (2003). Bacterial spores as vaccine vehicles. Infect Immun 71:2810-2818.
24) Baccigalupi L., Castaldo G., Cangiano G., Isticato R., Marasco R., De Felice M., Ricca, E. (2004) GerE-independent expression of cotH leads to CotC accumulation in the mother cell compartment during Bacillus subtilis sporulation. Microbiology 150:3441-3449.
25) Zilhao R., Serrano M., Isticato R., Ricca E., Moran Jr. C.P., Henriques A.O. (2004) Interactions among CotB, CotG, and CotH during assembly of the Bacillus subtilis spore coat. J. Bacteriol. 186:1110-1119.
26) Isticato R., Esposito G., Zilhão R., Nolasco S., Cangiano G., De Felice M., Henriques A. O., Ricca E. (2004) Assembly of Multiple CotC Forms into the Bacillus subtilis Spore Coat. J. Bacteriol. 186:1129-1135.
27) De Berardinis P, Sartorius R, Caivano A, Mascolo D, Domingo GJ, Del Pozzo G, Gaubin M, Perham RN, Piatier-Tonneau D, Guardiola J. (2003). Use of fusion proteins and procaryotic display systems for delivery of HIV-1 antigens: development of novel vaccines for HIV-1 infection. Curr HIV Res. 1:441-446.
28) Lycke N. (2005) Targeted vaccine adjuvants based on modified cholera toxin. Curr Mol Med. 5:591-7.
29) Moracci M, Cobucci Ponzano B, Trincone A, Fusco S, De Rosa M, van Der Oost J, Sensen CW, Charlebois RL, Rossi M. (2000) Identification and molecular characterization of the first alpha -xylosidase from an archaeon. J Biol Chem. 275:22082-22089.
30) Lauro BD, Rossi M, Moracci M. (2006) Characterization of a beta-glycosidase from the thermoacidophilic bacterium Alicyclobacillus acidocaldarius. Extremophiles (in press)
Parole Chiave
BACILLUS SUBTILIS, SPORE, SPORULAZIONE, GRAM-POSITIVI, BATTERI, VETTORI DI VACCINI, ESPOSIZIONE SUPERFICIALE

La tunica sporale di Bacillus subtilis: un modello per lo studio di strutture cellulari complesse ed uno strumento biotecnologico per la presentazione di proteine eterologhe

Università degli Studi di Napoli "Federico II"
Abstract
Le spore batteriche sono forme cellulari quiescenti, capaci di sopravvivere a condizioni ambientali estreme. Essendo disidratate ed estremamente resistenti, le spore possono sopravvivere in assenza di nutrienti ed in condizioni non fisiologiche anche per migliaia di anni, per poi dare origine a cellule capaci di crescere e duplicarsi quando le condizioni ambientali lo permettono. Le proprieta' di resistenza delle spore sono in parte dovute al loro strato di rivestimento esterno, la tunica sporale. Questa e' una struttura proteica che protegge la spora dalle sostanze chimiche tossiche, dagli enzimi litici e dalla fagocitosi da parte di organismi predatori. La tunica contiene anche enzimi che consentono alla spora di sentire la presenza nell'ambiente di acqua e nutrienti e di rispondere a tali stimoli con la germinazione della spora. Inoltre, la tunica e' una struttura abbastanza flessibile, capace di consentire l'adattamento della superficie a variazioni del volume sporale che avvengono durante le varie fasi di sporulazione e germinazione.
In Bacillus subtilis, il batterio sporigeno meglio caratterizzato, la tunica e' formata da almeno 50 differenti proteine ed il suo assemblaggio e' regolato a piu' livelli: un complesso sistema di regolazione trascrizionale determina la sintesi dei suoi componenti sia strutturali che regolativi, eventi post-traduzionali regolano la formazione dei componenti maturi e l'intervento di proteine >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Ezio Ricca Università degli Studi di NAPOLI "Federico II"
Obiettivo del Programma di Ricerca
In B. subtilis il processo di sporulazione è da molti anni oggetto di dettagliati studi da parte della comunità scientifica. Come conseguenza, il processo di formazione della spora é diventato un importante sistema modello per lo studio di problemi biologici di base, come l'espressione genica, il differenziamento cellulare e la comunicazione tra cellule. Più di recente la sporulazione è diventata un importante modello anche per lo studio di come le cellule formano le loro strutture subcellulari e di come varie proteine sono veicolate in specifici punti o specifiche strutture subcellulari.
Un componente importante della spora è la tunica sporale, un rivestimento di natura proteica che circonda la spora matura e che le assicura protezione dagli agenti chimici tossici e dagli enzimi litici. La formazione della tunica sporale avviene mediante un sofisticato programma di differenziamento controllato da un complesso circuito regolativo. In particolare, una cascata di quattro fattori trascrizionali regola la comparsa differenziata nel tempo dei componenti strutturali, il cui corretto assemblaggio richiede anche almeno quattro proteine regolative ad azione morfogenetica.
La recente messa a punto di un sistema genetico per esporre proteine eterologhe sulla superficie delle spore ha aperto la possibilita' di utilizzare le spore ricombinanti come strumento biotecnologico con potenziali applicazioni sia come vettori per il delivery di farmaci e vaccini che come >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
In risposta ad una carenza nutrizionale il batterio Gram-positivo Bacillus subtilis inizia un programma differenziativo che culmina con la formazione della spora, una forma cellulare quiescente, molto resistente a condizioni ambientali sfavorevoli. La formazione della spora avviene in uno sporangio constituito da due distinti compartimenti cellulari, la cellula madre e la prespora. Ognuno dei due compartimenti esprime uno specifico set di geni attivati in modo sequenziale e compartimento-specifico dalla comparsa sequenziale di cinque fattori sigma dell'RNA polimerasi (1). L'espressione genica nei due distinti compartimenti cellulari non è però totalmente indipendente l'una dall'altra, ma è invece coordinata dall'azione di diversi punti di controllo (checkpoints) che accoppiano gli eventi regolativi delle due cellule (1).

Nelle fasi tardive del processo di sporulazione è sintetizzata la tunica sporale, una struttura di natura proteica formata da circa 50 proteine organizzate a formare tre strati: un diffuso undercoat, uno strato lamellare interno ed uno strato esterno denso agli elettroni (2). La tunica conferisce alla spora la capacita' di resistere alla presenza di agenti chimici tossici e di enzimi litici ed, in risposta alla presenza di acqua e nutrienti nell'ambiente, permette la conversione della spora in una cellula vegetativa capace di crescere e dividersi (germinazione) (3). Studi recenti hanno mostrato che la >>>