Pubblicazioni

Autori:

Larini, Ilaria

Titolo:

Genomics and metagenomics as powerful tools for antimicrobial mechanisms exploration and bioprospecting in food and health applications

Anno:

2024

Tipologia prodotto:

Doctoral Thesis

Lingua:

Inglese

Parole chiave:

Metagenomics; Antimicrobials; Antibiotic resistance; Bioinformatic pipeline; Antimicrobials resistance; Safety assessment

Abstract (italiano):

I recenti progressi nelle tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (NGS), in particolare nelle applicazioni di sequenziamento dell'intero genoma (WGS) e il sequenziamento dell'intero metagenoma (WMS), sono diventati essenziali nei sistemi alimentari. Queste tecniche sono cruciali per l'identificazione tassonomica, la valutazione della sicurezza e la caratterizzazione funzionale dei microrganismi di origine alimentare, in particolare per rivelarne il potenziale nella produzione di composti antimicrobici. La crescente minaccia della resistenza antimicrobica ha spinto l'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) a suggerire misure di mitigazione, tra cui l'uso di ceppi sicuri e antimicrobici naturali nella catena alimentare e dei mangimi per preservare l'efficacia degli antimicrobici esistenti. In questo contesto, la presente ricerca di dottorato mira a sviluppare e implementare pipeline bioinformatiche per l'analisi di dati genomici e metagenomici. Gli obiettivi sono identificare, scoprire e rilevare resistenze antimicrobiche ed esplorare il potenziale racchiuso in batteri e lieviti provenienti da alimenti, nella produzione di composti antimicrobici per prevenire la diffusione di resistenze nella catena alimentare. Nel corso dei tre anni, sono state stabilite quattro linee di ricerca: 1) esplorare la diversità delle resistenze agli antibiotici nei Leuconostoc spp. con un approccio basato sul genoma; 2) valutare la sicurezza e investigare i composti antimicrobici in ceppi di Liquorilactobacillus non-QPS, focalizzandosi su L. nagelii VUCC-R001, un ceppo isolato da kombucha; 3) la bio-prospezione del lievito non convenzionale Metschnikowia pulcherrima, aumentando le risorse genomiche disponibili per: i) definire la sua posizione tassonomica, ii) sviluppare una pipeline per la valutazione della sua sicurezza e iii) esplorare il potenziale della produzione di pulcherrimina come composto antimicrobico; e 4) esplorare il resistoma in microbiomi intestinali di neonati per analizzare la diffusione delle resistenze agli antimicrobici nella prime fasi di vita. Per i Leuconostoc spp., utilizzati in tutto il mondo come colture starter per la produzione di alimenti fermentati, il gene lsaA, responsabile di antibiotico-resistenza, è stato identificato per la prima volta nei ceppi tipo di L. fallax e L. pseudomesenteroides con il potenziale di diffondersi lungo la catena alimentare. Per L. nagelii VUCC-R001, isolato da kombucha, la sicurezza è stata confermata tramite analisi genotipo-fenotipo, mostrando resistenza intrinseca alla vancomicina. Inoltre, è in grado di produrre acido D-fenilattico e destrano. Sono stati sviluppati due studi per l'analisi della specie Metschnikowia pulcherrima, di cui fanno parte lieviti ubiquitari di interesse per l’aroma conferito alle bevande fermentate, per il potenziale di biocontrollo nelle matrici alimentari e l'attività antimicrobica contro i patogeni vegetali. Il primo studio ha descritto un workflow bioinformatico per calcolare la somiglianza del genoma del ceppo DBT012 con i genomi pubblici disponibili del clade M. pulcherrima. Il risultato è stato che DBT012 appartiene alla specie M. pulcherrima, rafforzando la recente riclassificazione in un unico taxon. Nel secondo studio sono stati sequenziati i genomi di quattro ceppi di M. pulcherrima, rilevando varianti dei geni della pulcherrimina, un arsenale di CAZymes e una sensibilità intermedia all'itraconazolo in tutti i ceppi analizzati. L'ultima sezione riguarda l'indagine sul resistoma intestinale di infanti, in cui sono stati esaminati otto dataset provenienti da banche dati pubbliche, concentrandosi in particolare sulle famiglie Lactobacillaceae e Bifidobacteriaceae. È stato costruito un catalogo di geni che ha rivelato elevate occorrenze di geni di resistenza per vancomicina, disinfettanti e tetraciclina, legati a generi clinicamente rilevanti. L'analisi delle corrispondenze ha mo

Id prodotto:

141409

Handle IRIS:

11562/1139566

ultima modifica:

9 ottobre 2024

Citazione bibliografica:

Larini, Ilaria, Genomics and metagenomics as powerful tools for antimicrobial mechanisms exploration and bioprospecting in food and health applications

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