Applicazione della genomica funzionale allo studio di specie di interesse in acquacoltura

Negli ultimi 10-15 anni, la produzione di specie marine in acquacoltura è cresciuta molto rapidamente; diverse limitazioni, tuttavia, non sono ancora state superate (per es. elevata mortalità larvale, suscettibilità a stress e patologie, sviluppo di malformazioni scheletriche). La genomica funzionale può fornire gli strumenti per una migliore conoscenza dei meccanismi molecolari responsabili di tratti produttivi di forte interesse economico nelle specie allevate. Nel presente studio, numerosi sforzi sono stati investiti allo scopo di sviluppare e sfruttare strumenti di genomica funzionale per lo studio di due specie di primaria importanza per l’acquacoltura europea, l'orata (Sparus aurata) e il branzino (Dicentrarchus labrax¬); di seguito viene riportato lo sviluppo di due piattaforme microarray a oligonucleotidi per entrambe le specie. Tutti i trascritti disponibili di orata sono stati utilizzati per la sintesi di due sonde a oligonucleotidi (60meri) per ciascun trascritto utilizzando la tecnologia Agilent SurePrint™. La riproducibilità e l’accuratezza della piattaforma microarray sono state quindi testate in due stadi precoci di sviluppo di orata: due e quattro giorni dalla schiusa. La correlazione tra le repliche tecniche si è sempre rivelata elevata (r >0,99) e forte correlazione è stata osservata anche tra le coppie di sonde per ciascun trascritto. La Real-time RT-PCR è stata quindi utilizzata per cross-validare i dati di espressione del microarray; anche in questo caso è stata ottenuta una correlazione statisticamente significativa per ciascun gene target in tutte le repliche biologiche. Per il branzino, il disegno delle sonde è stato effettuato per 19.035 trascritti target; l’elevata affidabilità e riproducibilità della piattaforma è stata confermata tramite Real-time RT-PCR e analisi delle repliche biologiche. Il microarray è stato quindi impiegato per analizzare i profili di espressione genica in mandibole e teste di esemplari di branzino affetti da prognatismo, una malformazione scheletrica che ne compromette pesantemente la produzione e la commerciabilità. Analisi statistiche hanno permesso di identificare 242 trascritti sottoespressi negli esemplari prognati rispetto ai controlli; una annotazione funzionale di questi fornisce nuove informazioni sui potenziali meccanismi coinvolti nello sviluppo di questa malformazione. Nel presente studio viene anche descritta l’identificazione e la caratterizzazione, in branzino, dei recettori Novel Immune-type Receptor (NITR). In totale sono stati identificati 27 geni e 3 pseudogeni, organizzati in cluster in una regione genomica di circa 270 kb. I membri di questo cluster sono caratterizzati da una elevata variabilità; i NITR, infatti, mantengono tre organizzazioni genomiche principali, che appaiono conservate in diverse specie di teleostei, oltre a forme nuove che coinvolgono processi di perdita di introni, delezioni di esoni o loro nuova acquisizione. Analisi comparative tra tutti i geni NITR finora noti sembrano suggerire che questi seguano il modello evolutivo noto col nome di “birth-and-death”, nel quale eventi di duplicazione, assieme alle perdite/acquisizioni di singoli membri, contribuiscono alla rapida evoluzione di diverse famiglie geniche.