Geni e molecole dell’immunità degli invertebrati. Struttura, funzioni, precursori evolutivi e trasferibilità nella ricerca applicata.

Ogni ambiente acquatico ospita una ricchissima biodiversità di microrganismi eucarioti, oltre che di microrganismi procarioti. Il successo evolutivo e adattativo di questi microrganismi risiede in misura determinante nella loro capacità di utilizzare differenti tipi di molecole, sia specificamente sintetizzate, sia di derivazione secondaria da varie catene metaboliche, che ne presiedono le più basilari funzioni vitali quali la comunicazione chimica, il riconoscimento self/nonself, l'interazione con l'ambiente e con prede/predatori, la difesa contro patogeni, il controllo dell'espansione demografica (proliferazione vegetativa), i fenomeni sessuali. Tra questi microrganismi, forti ragioni pratiche e scientifiche indicano che i protozoi ciliati rappresentano un materiale sperimentale particolarmente eccellente per lo studio di biomolecole, come chiaramente specificato in vari libri di testo di protozoologia a partire dalla metà del secolo scorso e testimoniato dai Premi Nobel per la Medicina conferiti a Tom Cech (1989), Elisabeth Blackburn (2009) e Carol Greider (2009), che hanno tutti sviluppato le loro ricerche sui ciliati Tetrahymena e Euplotes. Le principali ragioni pratiche risiedono prima di tutto nel fatto che i ciliati sono molto ricchi di specie - ne sono state descritte circa 10.000 specie sulla sola base morfologica - ubiquitariamente distribuite e facilmente isolabili da ogni habitat acquatico, nonché dal suolo. Ceppi selvatici rappresentativi di diverse specie possono poi essere facilmente adattati a moltiplicarsi (virtualmente all'infinito) in colture di laboratorio che possono essere ampliate (con costi molto ridotti) a dimensioni praticamente illimitate. Infine l'organizzazione genetica dei ciliati è unica, in quanto il loro genoma trascrizionalmente attivo (contenuto nel nucleo somatico, o macronucleo) è formato da geni che non sono organizzati in cromosomi, ma in singole molecole di DNA sub-cromosomiche ciascuna replicata in migliaia di copie. Questa organizzazione quindi facilita enormemente l'identificazione e il clonaggio dei geni trascrizionalmente attivi. Per quanto riguarda le ragioni scientifiche, può essere qui sufficiente ricordare che i ciliati sono unanimemente riconosciuti come depositari della maggior parte delle fondamentali "invenzioni" eucariotiche, poichè insieme ai Dinozoa e agli Apicomplexa (che sono i loro parenti filogeneticamente più stretti) formano uno dei cladi (gli Alveolata) di organismi eucarioti che ha avuto maggior successo evolutivo all'origine della vita eucariotica. Pertanto, si può essere certi che le conclusioni tratte dall'analisi sperimentale di queste invenzioni - coesistenti in un unica matrice biologica direttamente esposta all'ambiente e quindi soggette a diretta pressione selettiva - sono pienamente applicabili agli organismi più complessi e difficili da esaminare. Questa UR è centrata sullo studio di proteine segnale (feromoni) e metaboliti secondari dei ciliati: i feromoni in relazione alla loro attività nei meccanismi di riconoscimento cellulare self/nonself; i metaboliti secondari in prospettiva applicativa in campo farmacologico e medico. Varie attività di ricerca di questa UR prevedono la collaborazione con le UR delle Università della Tuscia e di Trento, con cui già esiste una stretta e proficua collaborazione maturata in relazione a precedenti PRIN e testimoniata da lavori pubblicati e in pubblicazione in riviste di riconosciuto prestigio. Nei laboratori di queste tre UR sono già disponibili le necessarie risorse tecnologiche e strumentali, oltre che il necessario materiale di ricerca rappresentato da una vasta collezione di specie di ciliati, sia marine sia di acqua dolce, frutto di anni di campionamento e raccolta da una svariatissima gamma di aree geografiche (quelle estreme delle aree polari incluse). Questo progetto si articola su 4 obiettivi principali: (1) determinazione di nuove strutture molecolari di feromoni di Euplotes in prospettiva evolutiva e adattativa; (2) espressione dei geni codificanti i feromoni di Euplotes e caratterizzazione dei recettori dei feromoni; (3) caratterizzazione chimica di nuovi metaboliti secondari; (4) potenzialità applicative del climacostolo come antitumorale, antiparassitario e antimicrobico.