Laboratorio di Microbiologia Generale
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Attività Scientifica
Sviluppo d’un saggio genetico per lo studio delle Interazioni proteina-proteina in vivo.
A-Interazioni tra le proteine di divisione di E. coli
1-Identificazione della rete di interazione tra le proteine di divisione
di E. coli e modello di assemblaggio
Il processo di divisione negli Eubatteri richiede la formazione di un apparato
(divisoma o settosoma) necessario per la separazione delle due cellule sorelle
e per una corretta segregazione dei nucleoidi. Questi processi sono il risultato
dell’espressione coordinata di molti geni (circa una dozzina) i cui
prodotti formano complessi multi-proteici che agiscono in modo temporale
e topologico. Tutte queste proteine migrano ad un certo momento del ciclo
in una zona ad equidistanza tra i due poli della cellula, nella quale queste
proteine si assembleranno per differenziare il macchinario di divisione
E’ stata portata a termine presso il nostro laboratorio, una linea
di ricerche rivolta a chiarire le interazioni contratte tra 8 proteine di
divisione di E. coli nelle loro 43 combinazioni possibili (Di Lallo 2003).
Questi studi hanno rivelato una rete complessa d’interazioni spesso
crociate tra le varie proteine alcune delle quali interagiscono con molti
partners. E’ il caso ad esempio della proteina FtsQ che oltre a omodimerizzare,
eterodimerizza con FtsB, FtsK, FtsI, FtsN, FtsL e FtsB (Fagioli et al in
preparazione). Queste osservazioni suggeriscono che l’assemblaggio
delle proteine del settosoma non è di tipo lineare (come dedotto
dagli studi di colocalizzazione delle proteine) bensì più
complesso. Lavori eseguiti da altri gruppi sono a sostegno di queste conclusioni.
2-Studi su i domini funzionali della proteina di divisione FtsQ
In tale contesto è stato determinato per la proteina bitopica di
divisione FtsQ i domini e i residui di questa proteina coinvolti nell’interazione
con le altre proteine. Tutte le interazioni avvengono a livello del dominio
periplasmatico della proteina. Tre delle interazioni sono specifiche di
una breve sequenza di 8 aminoacidi, altre due sono localizzabili a livello
della sequenza carbossilica terminale (lavoro in preparazione).
B- Identificazione della rete di interazione tra le proteine di divisione di Streptococcus e modello di assemblaggio.
Quest’organismo si sta affermando per studi sulla divisione come
modello per i patogeni Gram positivi. Poco è noto al momento sulle
proteine che costituiscono il divisoma
E’ stato iniziato (in collaborazione con la D.ssa Massida dell’Università
di Cagliari) uno studio rivolto a identificare le proteine essenziali del
processo di divisione in questo organismo. Alcune di queste proteine sono
state saggiate per l’interazioni con altri partners della divisione.
Si pensa poter descrivere un rete simile a quella descritta per l’E.
coli. La conoscenza di una tale rete appare fondamentale per utilizzare
le proteine di divisione come bersagli per una nuova generazione di antibiotici.
C-Studi sulla regolazione della polimerizzazione della proteina di divisione FtsZ.
La proteina FtsZ, gioca un ruolo essenziale nel processo di divisione.
Le unità di questa proteina polimerizzano ad un certo momento del
ciclo e formano un anello contrattile (Z-ring) a livello del sito di divisione.
Oltre a questa proprietà dinamica, lo Z-ring serve come impalcatura
a tutte le altre proteine del divisome.
Abbiamo identificato un gene, il cui prodotto sembra necessario al processo
di polimerizzazione di FtsZ in vivo.
Sviluppo d’un saggio genetico per
lo studio delle Interazioni proteina-proteina in vivo.
Sono stati sviluppati nel nostro laboratorio due tipi di “two-hybrid assay” per lo studio delle interazioni proteiche omo e eterodimeriche. Il saggio e il materiale è stato ampiamente richiesto sia in Italia e soprattutto all’Estero dove viene applicato con notevole successo. E’ in corso di sviluppo di un nuovo tipo di “two-hybrid assay” che possa permettere di identificare da una genoteca qualsiasi tutti gli interattori possibili con una determinata proteina. Lo sviluppo di un tale saggio è di notevole rilevanza sia per la ricerca di base che per le sue applicazioni biotecnologiche.
E’ noto che le popolazioni cellulari (sia procariotiche che eucariotiche) aumentano in modo considerevole il tasso di mutazione quando sono sottoposte a condizioni di stress e di non divisione cellulare. E’ ciò che genericamente prende il nome di “mutazioni adattative” Si tratta d’una tematica che in questi ultimi quindici anni ha suscitato molto interesse non solo per la ricerca di base ma anche per il fatto che l’insorgenza dei tumori viene ricondotta a meccanismi di mutagenesi che potrebbero essere gli stessi di quelli alla base delle mutazioni adattative. Sono stati ipotizzati vari meccanismi per spiegare l’insorgenza di queste mutazioni e tra questi uno dei più accreditato coinvolgerebbe la trascrizione. In altri termini la trascrizione d’un gene qualsiasi rende questo fortemente vulnerabile soprattutto quando la cellula è stressata. In queste condizione il tasso di mutazione di questo gene è fortemente innalzato. Abbiamo osservato che in E. coli, l’effetto della trascrizione è irrilevante ai fini della mutagenesi mentre è fondamentale la durata in cui le cellule sono in condizioni di non divisione (Barionovi et al 2003)
