La produzione extracellulare di macromolecole, secretoma, da parte di microrganismi adattati ad ambienti molto restrittivi, i batteri acetici, con particolare interesse per le attività biocatalitiche.

Data inizio
1 aprile 2005
Durata (mesi) 
24
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Bossi Alessandra Maria

La biocatalisi, ovvero la catalisi operata da enzimi, è oggi impiegata in un numero significativo di processi produttivi in ambito industriale. La squisita specificità, le blande condizioni di operazione richieste, l’eco-compatibilità dei processi enzimatici e gli aspetti di economia del processo, sono alla base del grande interesse che è stato rivolto agli enzimi e alla loro applicazione industriale negli ultimi anni. Benché siano già numerosi i processi enzimatici in uso, molti di più sarebbero auspicabili. Purtroppo, talvolta i biocatalizzatori conosciuti e disponibili sono inadeguati, o non competitivi, con i processi chimici tradizionali. Di qui la necessità di identificare nuovi enzimi con caratteristiche strutturali e funzionali promettenti per applicazioni biotecnologiche. Nella ricerca di nuovi enzimi, è importante definire le fonti dalle quali attingere. Allo scopo, l’attenzione è rivolta verso microrganismi adattati ad ambienti particolarmente selettivi o, addirittura estremi. Dove, per ambienti restrittivi si intende sia estremo fisico (es. temperatura, pressione o radiazione), ma anche estremo geochimico, ovvero condizioni particolari di salinità e di pH.
La nozione che gli estremofili siano in grado di sopravvivere in condizioni non standard e in ambienti non standard ha portato ad assumere che gli enzimi provenienti da questi organismi avessero proprietà ottimizzate per sottostare a tali condizioni. Ovviamente, gli enzimi di potenziale interesse sono localizzati extra-cellularmente, dato che nel comparto intra-cellulare funziona un sistema molto efficiente di omeostasi. Dunque l’attenzione è rivolta alle proteine extracellulari.
Scopo del presente progetto di ricerca è lo studio della produzione di macromolecole extracellulari in microrganismi che vivono in ambienti restrittivi acidi, i batteri acetici, e l’individuazione di eventuali enzimi extracellulari, potenzialmente sfruttabili per processi industriali di biocatalisi in ambiente acido, una nicchia di interesse, ma assai meno investigata, rispetto agli ambienti alcalini o, ai microrganismi termo-resistenti e termo-tolleranti.
Nello specifico la ricerca prevede di isolare batteri acetici da substrati naturali (aceti e vini), caratterizzati da parametri chimico fisici particolari; di applicare tecniche che indagano a livello globale la cellula e i prodotti extracellulari, nonché di applicare metodi che permettono di ricavare informazioni complementari tra loro. Si propone di identificare e classificare gli isolati con tecniche molecolari, di mappare le proteine extracellulari, ovvero il secretoma, mediante elettroforesi bidimensionale e spettrometria di massa. Si prevede di selezionare gli isolati che presentano enzimi extracellulari, monitorando le attività enzimatiche in surnatante, e successivamente di individuare gli enzimi extracellulari dei batteri isolati direttamente da mappe 2D, con metodi di zimogrammatura, stima dell’attività enzimatica osservata e spettrometria di massa. Infine, la purificazione di quelle proteine biocatalizzatori extracellulari che presentano proprietà funzionali potenziamente interessanti, allo scopo di avere a disposizione quantità adeguate di enzima puro, per successive indagini biochimico-funzionali.
I risultati di questo progetto avranno sicuramente risvolti sia nelle discipline della microbiologia di interesse agro-alimentare che nella biochimica applicata all’industria. Le informazioni acquisite forniranno, in primo luogo, conoscenze generali per la comprensione della biochimica e fisiologia dei batteri acetici dei generi Gluconobacter, Acetobacter e Gluconacetobacter, ancora poco conosciuti. Parallelamente, dal progetto emergerà una metodologia per l’individuazione di nuovi biocatalizzatori acidi per potenziali applicazioni industriali, nonché l’ottenimento di alcuni enzimi puri per successive indagini.

Enti finanziatori:

PRIN VALUTATO POSITIVAMENTE
Finanziamento: richiesto
Programma: PRIN

Partecipanti al progetto

Alessandra Maria Bossi
Professore associato

Attività

Strutture