Antarctic Porifers: Hot-spots of prokaryotic diversity and biotechnological potential.

Le comunità procariotiche simbionti colonizzano le superfici interne ed esterne della spugna formando biofilm con complesse strutture 3D, costituite da microbi e sostanze polimeriche extracellulari, di interesse applicativo. Inoltre, filtrando grossi volumi di acqua, i poriferi possono accumulare sostanze chimiche adsorbite alle particelle sospese. Pertanto, le comunità procariotiche associate possono rivelarsi particolarmente attive nei confronti dei contaminanti accumulatisi nei tessuti spongini.

L’obiettivo principale del Progetto P³ è stato quello di ottenere nuovi biopolimeri, che avessero Potenzialità biotecnologiche, da Procarioti associati a Poriferi antartici e in grado di degradare inquinanti organici e/o tollerare metalli pesanti, attraverso l’integrazione di dati chimici e microbiologici. Il Progetto si sviluppava nelle seguenti Work Packages (WP).

WP1) Analisi della distribuzione spaziale dei principali gruppi Procariotici sulle superfici dei Poriferi e stima della biodiversità e delle attività di comunità Procariotiche sia associate a Poriferi sia presenti nell’ambiente circostante (acqua e sedimento)

WP2) Valutazione dei livelli di contaminazione chimica nei Poriferi e analisi dell’alterazione endocrina provocata dagli inquinanti sul DNA di spugna

WP3) Isolamento e caratterizzazione di Procarioti in grado di degradare inquinanti organici e/o tollerare metalli pesanti, e stima della loro attività di biodegradazione a basse temperature

WP4) e WP5) Studio della produzione di biofilm ad opera degli isolati e caratterizzazione di nuovi biopolimeri

Tra i principali risultati raggiunti:

- messa a punto di una procedura estrattiva innovativa che prevede l’utilizzo di micelle di tensioattivi, per tre classi di inquinanti organici persistenti (idrocarburi policiclici aromatici, policlorobifenili e pesticidi organoclorurati) presenti in tracce o ultratracce in matrici ambientali acquose;

- maggiori concentrazioni di inquinanti nei poriferi rispetto all’ambiente marino circostante;

- gli omogenati ottenuti dai tessuti spongini hanno mostrato attività proteolitica, glicolitica e fosfatasica, lisozima e attività antibatterica;

- muchi prodotti da alcuni esemplari di spugne contenevano oltre 70 composti già noti, raggruppati in aminoacidi e derivati, alcuni legati al metabolismo microbico; peptidi, che potrebbero semplicemente derivare dalla disgregazione delle proteine; basi/nucleosidi azotati, alcuni dei quali modificati; acidi organici; prodotti naturali;

- la comunità batterica associata alle spugne, analizzata mediante metodi indipendenti dalla coltivazione, era dominata da Proteobatteri, principalmente affiliati ad Alfa- e Gammaproteobatteri;

- l’analisi predittiva ha suggerito che la comunità batterica associata potrebbe essere coinvolta soprattutto nella biosintesi degli antibiotici, nel quorum-sensing e nella degradazione di composti aromatici;

- i ceppi batterici isolati dalle spugne appartengono soprattutto ai Gammaproteobatteri, seguiti da Attinobatteri e Bacteroidetes, con i generi Pseudoalteromonas, Arthrobacter e Gillisia particolarmente rappresentati;

- sostanze polimeriche extracellulari con potenzialità applicative in biotecnologia sono state ottenute per quattro ceppi (Winogradskyella spp. CAL384 e CAL396, Colwellia sp. 85 e Shewanella sp. CAL606);

- alcuni ceppi appartenenti ai generi Colwellia, Pseudoalteromonas, Shewanella e Winogradskyella hanno mostrato la capacità di contrastare la formazione di biofilm da parte di microrganismi patogeni.

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