Grazie ai geni acquisiti dai batteri, un fungo può degradare un idrocarburo dannoso per l'ambiente e durante il processo viene sottoposto a un notevole stress. Questi notevoli risultati della ricerca, che sono stati pubblicati di recente, sono stati ottenuti da un gruppo dell'Università delle risorse naturali e delle scienze della vita, Vienna (BOKU). I risultati sono stati possibili grazie alle più moderne apparecchiature per l'analisi del genoma e del trascrittoma, il cui utilizzo è aperto anche a terzi presso il BOKU.

Cladophialophora immunda può essere un fungo ma non è un semplice fungo! Questo ascomicete o fungo del sacco, che appartiene al gruppo dei funghi di lievito, ha una caratteristica molto impressionante:può facilmente decomporre l'idrocarburo toluene dannoso per l'ambiente. Questo rende C. immunda un ottimo strumento per la bonifica biologica del suolo e di altri ambienti inquinati da idrocarburi. Utilizzando i più recenti metodi di sequenziamento e una pipeline bioinformatica appositamente sviluppata, La Dott.ssa Barbara Blasi e il Dott. Hakim Tafer del team della Prof.ssa Katja Sterflinger presso il Dipartimento di Biotecnologie (BOKU, Vienna) ha esaminato, per la prima volta, esattamente come fa il fungo. I sorprendenti risultati dello studio, che è stato recentemente pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici , rivelano che C. immunda ha acquisito numerosi geni essenziali per la degradazione del toluene dai batteri e, Inoltre, che la degradazione del toluene va di pari passo con un enorme stress, a cui il fungo risponde con numerose reazioni.

Sequenziamento veloce e affidabile

Le sorprendenti scoperte sono state rese possibili anche grazie agli ultimissimi sequenziatori, che sono disponibili presso la struttura centrale EQ-BOKU dell'università e possono anche essere noleggiati a terzi. Includono un sequenziatore ionico a semiconduttore (Proton Ion Sequencer), che consente il sequenziamento estremamente rapido di grandi volumi di acidi nucleici. Ciò ha permesso al team di ricerca BOKU di ottenere, tra l'altro, preziose informazioni sull'attivazione dei geni durante la degradazione del toluene. Il Prof. Sterflinger spiega:"In questo modo, abbiamo prodotto la prima analisi del trascrittoma al mondo di un fungo che cresce su toluene. Siamo stati anche in grado di dimostrare che C. immunda ha quasi tutti gli enzimi che in precedenza erano associati, provenienti da diversi organismi, alla degradazione del toluene." Gli scienziati sono persino riusciti a dimostrare che i geni per questi enzimi sono raggruppati in cinque gruppi sul DNA Tali gruppi di geni non sono insoliti nei funghi, ma questo fenomeno non era stato precedentemente descritto per i geni che giocano un ruolo importante nella degradazione degli idrocarburi. Un confronto dei dati di sequenza completi di C. immunda con quelli di altri organismi ha anche dimostrato chiaramente che otto geni per la degradazione del toluene sono stati trasferiti dai batteri al fungo in passato.

Stress da funghi

Quando il team ha esaminato l'attività di altri geni la cui espressione è stata influenzata dalla degradazione del toluene, un'altra sorpresa li attendeva. "Nonostante la sua capacità di degradare il toluene in modo molto efficiente, il processo crea un enorme stress per C. immunda. Un'intera serie di processi metabolici cellulari sono influenzati negativamente dal contatto con il toluene, " spiega il Prof. Sterflinger. Questi processi includono funzioni cellulari di base come la produzione e la degradazione di amminoacidi e sostanze organiche, respirazione cellulare, e meccanismi di trasporto speciali. Gli scienziati sono stati anche in grado di dimostrare che la degradazione del toluene innesca la produzione di antiossidanti e attiva i meccanismi di disintossicazione cellulare. Tutti questi processi sono indicatori inconfondibili di stress. "Questo suggerisce che, anche se può degradarlo così efficacemente, C. immunda non è un vero amico del toluene, " spiega il prof. Sterflinger. "Al contrario, l'effettiva distruzione del toluene sembra essere un meccanismo protettivo utilizzato dal fungo per proteggerlo dai suoi effetti dannosi".

I risultati dello studio sono stati resi possibili anche dalla proficua collaborazione tra il gruppo del Prof. Sterflinger presso il Dipartimento di Biotecnologia e la struttura centrale EQ-BOKU dell'Università. Questa filiale indipendente acquisisce e gestisce numerosi pezzi di attrezzature grandi e costose, come gli ultimi sequenziatori e gascromatografi, e li mette a disposizione sia dei gruppi di ricerca dell'Ateneo sia di soggetti esterni. Ciò significa che quest'ultimo può anche accedere all'esperienza degli scienziati del BOKU per compiti di misurazione complessi e interi progetti di ricerca. La collaborazione di EQ-BOKU con numerose imprese industriali e gruppi di ricerca internazionali testimonia il successo di questo concetto, che contribuisce anche a molti risultati di ricerca di fama internazionale presso l'università stessa.