Stimolatori per il progresso medico e biotecnologico: le alghe blu-verdi sono le piccole superstar di domani?

Sono raffigurati la Dott.ssa Michelle Gehringer (a sinistra) e la sua studentessa magistrale Katharina Ebel (a destra). La foto può essere utilizzata gratuitamente nell'ambito della comunicazione. (Fonte: TUK/Koziel)

Cianobatteri sono più antichi dell'umanità e svolgono un ruolo centrale nel ciclo dei materiali della Terra: fissano l'anidride carbonica e producono ossigeno attraverso la fotosintesi. Un team di ricercatori della TU Dresden, insieme alla Dr.ssa Michelle Gehringer della TU Kaiserslautern e a scienziati dell'Università di Kaiserslautern, vuole dimostrare che nelle alghe blu-verdi c'è ancora più potenziale. Decifrano il patrimonio genetico dei microorganismi per scoprire se e come possono essere utilizzati come produttori di sostanze attive di valore economico e medico. Per questo, il team ha ottenuto uno dei prestigiosi finanziamenti per il sequenziamento del Joint Genome Institutes (JGI), USA.

Per l'occhio umano, i cyanobatteri si manifestano, ad esempio, durante le fioriture algali causate dal calore sulla superficie dei laghi balneari. Inoltre, formano croste visibili o rivestimenti colorati su rocce o sul suolo, o vivono in simbiosi con le piante. Ciò che li rende così preziosi in natura: «Le alghe blu-verdi hanno colonizzato la Terra prima delle piante e hanno contribuito in modo decisivo alla nascita della vita come la conosciamo», spiega la Dr.ssa Michelle Gehringer, che dirige il gruppo di Microbiologia Geo- e Ambientale alla TUK. «Grazie alla loro capacità di effettuare la fotosintesi, hanno scatenato quella che si chiama 'catastrofe dell'ossigeno'. Così, grandi quantità di ossigeno sono entrate nell'atmosfera in un solo colpo.»

La Gehringer studia i cyanobatteri da oltre 20 anni. «Durante il mio dottorato in Sudafrica, ho iniziato a studiare le alghe blu-verdi e i metaboliti secondari che rilasciano», afferma la scienziata nata in Inghilterra. «Sono noti, ad esempio, i sostanze tossiche per animali e umani che si verificano durante una fioritura algale nei corpi idrici. Il mio interesse si è concentrato soprattutto sulla domanda di come e sotto quali condizioni ambientali gli organismi producano questi cosiddetti metaboliti secondari.» Da allora, l'attenzione della ricercatrice si è rivolta alla biodiversità delle alghe blu-verdi e, di conseguenza, alla loro capacità di adattarsi a condizioni climatiche estreme. Nel frattempo, ha studiato un gran numero di ceppi in natura, li ha coltivati in laboratorio e ha portato la «collezione» alla TU Kaiserslautern.

Utilizzare le alghe blu-verdi come 'fabbriche di principi attivi'

La capacità delle alghe blu-verdi di produrre, oltre ai metaboliti essenziali per il loro metabolismo, anche altre sostanze biologicamente attive, viene ora sfruttata da Gehringer in collaborazione con colleghi ricercatori nel progetto genomico. Nel primo passo, il team decifra il patrimonio genetico di 40 ceppi di cyanobatteri per valutare tutto il potenziale di composti naturali. Con l'uso di metodi di biologia sintetica e biotecnologia, le informazioni ottenute saranno successivamente utilizzate per la scoperta mirata di nuove molecole attive. L'obiettivo finale è capire come e sotto quali condizioni le alghe possano produrre su larga scala candidati a sostanze utili e di valore economico. In tempi di resistenze crescenti agli antibiotici e pandemie virali, i ricercatori sperano di ottenere scoperte decisive per il progresso medico.

Poiché Gehringer conosce i cyanobatteri, o «eroi nascosti» della storia della Terra, come nessun altro, ha coinvolto nel progetto il Dr. Paul D’Agostino e il Prof. Dr. Tobias Gulder (del Dipartimento di Biochimica Tecnica alla TU Dresden e principali richiedenti del progetto genomico). Il loro compito nel progetto: insieme alla loro studentessa di master Katharina Ebel, preparano un terzo dei ceppi batterici studiati affinché il JGI possa successivamente determinare le sequenze di DNA. Inoltre, studiano come devono essere impostate le condizioni ottimali di produzione affinché i cyanobatteri possano esprimere al massimo le loro capacità.

«Questo progetto si inserisce molto bene nei nostri ambiti di ricerca», riassume Gehringer. «Un'interfaccia particolare si trova con il gruppo di lavoro della Prof.ssa Nicole Frankenberg-Dinkel, che studia i pigmenti responsabili della fotosintesi nei cyanobatteri. In primo piano c’è il pigmento rosso, la 'Chlorofilla f', indotta dalla luce, che permette ai cyanobatteri di produrre ossigeno anche all’ombra.»

Risposte alle domande:

Dr.ssa Michelle Gehringer
Tel.: 0631 205-2199 / 0174 9173561
E-mail: mgehring@bio.uni-kl.de