RICERCA ITALIANA     

FUNGENTm: UNA PIATTAFORMA GENOMICO-FUNZIONALE PER IL TARTUFO NERO Tuber melanosporum, UN FUNGO SIMBIOTICO PRODUTTORE DI CORPI FRUTTIFERI PREGIATI

Università degli Studi di Parma

Abstract

Negli ultimi 10 anni sono state determinate le sequenze genomiche di oltre 60 ascomiceti, il gruppo di funghi a cui appartiene Tuber melanosporum, ma rimangono inesplorati dal punto di vista genomico sia lo stile di vita simbiotico/ipogeo, sia i processi responsabili della formazione di corpi fruttiferi (“macrofunghi”) di elevato valore commerciale. Questo sforzo di sequenziamento ha permesso di individuare nuove classi di geni e di delineare alcuni dei determinanti molecolari che differenziano un fungo saprotrofo da un fungo patogeno. Ha anche messo in luce, tuttavia, il gap che separa la conoscenza della sequenza genomica dalla comprensione del funzionamento di un organismo (o di suoi specifici processi). Quest’ultima viene acquisita, più lentamente, attraverso l’integrazione di approcci di tipo funzionale, strutturale e cellulare, che nel loro insieme costituiscono la cosiddetta “post-genomica”. In questa interfaccia tra “anatomia” e “fisiologia” genomica si inserisce il progetto FUNGEN ^Tm, che intende avvalersi della sequenza genomica del tartufo nero pregiato determinata in collaborazione con una rete internazionale di ricerca (TuberGENOMICS), per affinare l’annotazione di specifiche classi di geni e mettere a punto strumenti di analisi post-genomica innovativi volti alla loro decifrazione su base funzionale. I geni su cui ci si focalizzerà codificano per proteine secrete e di parete, compresi trasportatori e recettori di membrana >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Simone Ottonello Università degli Studi di PARMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Gli obiettivi principali che il progetto FUNGEN ^Tm si propone di raggiungere sono i seguenti:

1) L’implementazione di una piattaforma integrata di analisi genomico-funzionale, che attraverso l’impiego combinato di metodologie che fanno già parte del know-how dei proponenti (v. Curricula ed elenchi delle pubblicazioni dei proponenti, e riferimenti bibliografici specifici all’interno dei Mod. B), consentirà di sviluppare una “candidate gene discovery pipeline” per delineare su scala genomica alcuni aspetti cruciali della fisiologia molecolare ed il potenziale biotecnologico di Tuber melanosporum. I punti più innovativi e di maggiore interesse della piattaforma FUNGEN ^Tm riguarderanno, in particolare: i) l’ottimizzazione, per soli scopi di laboratorio, di una procedura per la trasformazione genetica di Tuber recentemente sviluppata da componenti della UR1 (Grimaldi et al. 2005. Agrobacterium-mediated gene transfer and enhanced green fluorescent protein visualization in the mycorrhizal ascomycete Tuber borchii: a first step towards truffle genetics. Curr. Genet. 48: 69-74; v. anche Fig. 2, Mod. B-UR1); ii) la messa a punto di metodologie genetiche e biologico cellulari mai applicate in precedenza ad un fungo filamentoso; tra queste, i sistemi “signal-sequence trap” e “activator trapping” per l’isolamento su base funzionale delle proteine secrete e dei regolatori trascrizionali (v. Fig. 1, Mod. B-UR1) e la “laser-mediated >>>

Risultati parziali attesi

Facendo riferimento ai tre obiettivi generali precedentemente descritti, i risultati attesi e le prevedibili ricadute applicative del progetto FUNGEN ^Tm riguarderanno tre ambiti distinti, ma fra loro strettamente collegati.
Il primo risultato generale consisterà nella messa a punto di strumenti di analisi genomico-funzionale quali il miglioramento della trasformazione genetica di Tuber, genoteche a cDNA per l’espressione di derivati di fusione del proteoma di Tuber in lievito e la tecnologia di microdissezione laser che verrà impiegata per l’isolamento di specifici distretti funzionali delle micorrize di T. melanosporum. Anche se le suddette metodologie non sono di per sé nuove, la loro implementazione in una piattaforma integrata di genomica funzionale applicata a un fungo (simbiotico) filamentoso non è mai stata realizzata in precedenza.
Il secondo risultato deriverà dall’applicazione delle suddette metodologie a: i) l’analisi genomico-funzionale in lievito; ii) l’analisi trascrittomica risolta in funzione delle diverse fasi del ciclo vitale (micelio=>micorriza=>corpo fruttifero) e dei differenti distretti micorrizici isolati mediante LMD; iii) la parallela annotazione funzionale di specifiche classi di proteine (secrete e di parete, e regolatori trascrizionali con particolare riferimento alle basi molecolari delle risposte a stress ipotermico e ipersalino) e dai dati di “virtual Northern” ottenuti dall’analisi del >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Oltre al loro indiscutibile valore come “modelli” per la decifrazione dell’informazione genetica di organismi più complessi (tra cui l’uomo), i genomi dei funghi rappresentano le piattaforme conoscitive per la comprensione del ruolo da essi svolto nel controllare gli equilibri della biosfera e nella conversione della biomassa (e.g., lignina e cellulosa), per lo sviluppo di nuove strategie di salvaguardia ambientale e per lo sfruttamento biotecnologico delle risorse biologiche in essi contenute. Particolare interesse in ambito agro-ambientale (e alimentare) è rivestito dai funghi simbiotici (“micorrizici”), tra cui il Tuber melanosporum oggetto del presente programma di ricerca, che grazie al loro ruolo di “bio-fertilizzatori” (aumentano l'assunzione di azoto e altri nutrienti dal terreno e li trasferiscono alle piante) offrono straordinarie opportunità per una agricoltura sostenibile e a basso impatto chimico. Inoltre, i funghi del genere Tuber producono i “tartufi”, corpi fruttiferi sotterranei (“ipogei”) di elevata tipicità e valore commerciale. A causa dei benefici conferiti alle piante ospite, del loro particolare habitat e del loro crescente apprezzamento come “cult food”, i tartufi, di cui Italia e Francia sono i principali produttori, si stanno rivelando anche importanti strumenti per il recupero di aree marginali del nostro territorio.
La genomica e le sue molteplici applicazioni rappresentano una delle aree più avanzate dell‘attuale ricerca biologica. I >>>