Caratterizzazione di batteri pigmentati e studio degli effetti di molecole batteriche e vegetali su cellule umane

Il lavoro svolto durante questi tre anni di Dottorato ਠraccolto in questa Tesi ed ਠsuddiviso in quattro capitoli distinti. Due capitoli sono dedicati alla caratterizzazione di bacilli produttori di carotenoidi, uno all'interazione tra il batterio lattico Lactobacillus gasseri e cellule dell'epitelio intestinale umano ed uno agli effetti di un estratto della pianta Aloe arborescens su diverse linee cellulari umane. Tali argomenti, anche se apparentemente indipendenti, sono invece strettamente correlati e sono riconducibili al tema comune dell'interazione tra cellule intestinali umane e batteri e/o molecole da essi prodotte. I carotenoidi sono molecole con elevata attività  anti-ossidante e sono, per questo motivo, ampiamente utilizzati dall'industria farmaceutica ed alimentare come integratori per uso umano. Recenti studi hanno evidenziato che i carotenoidi di origine batterica sono pi๠resistenti e stabili se esposti ai succhi gastrici ed hanno capacità  anti-ossidanti migliori rispetto ai carotenoidi di origine vegetale. Per tale motivo la ricerca di batteri produttori di carotenoidi, la caratterizzazione di tali organismi e dei pigmenti da essi prodotti ha avuto negli ultimi anni un grande impulso. In questo contesto mi sono occupato della caratterizzazione genomica di due bacilli, Bacillus firmus GB1 e B. indicus HU36, produttori rispettivamente di un carotenoide rosso ed uno giallo-arancio. Nell'ambito di un progetto finanziato dall'Unione Europea il genoma di questi due batteri ਠstato interamente sequenziato ed io mi sono occupato dell'annotazione dei geni codificanti per i CAZymes (Carbohydrate Active enZymes) nei due organismi. Tale parte di lavoro, che in parte ਠstata svolta da me presso l'Istituto "Architecture et Fonction des Macromolà©cules Biologiques" del CNRS di Marsiglia (Francia) sotto la supervisione del dr. Bernard Henrissat, ਠdescritta nel capitolo 1 ed ਠstata pubblicata nel 2011 (Manzo N., D'Apuzzo E, Coutinho PM, Cutting SM,Henrissat B, Ricca E. 2011. Carbohydrate-active enzymes from pigmented Bacilli: a genomic approach to assess carbohydrate utilization and degradation" BMC Microbiol. 11:198). Rimanendo nello stesso contesto mi sono poi occupato della caratterizzazione di un altro bacillo pigmentato, Bacillus pumilus SF214, che produce un carotenoide idrosolubile color arancio. Questa parte di lavoro ਠdescritta nel capitolo 2 ed ਠstata recentemente accettata per la pubblicazione (Manzo N., Di Luccia B., Isticato R., D'Apuzzo E., De Felice M, Ricca E. 2013. Pigmentation and sporulation are alternative cell fates in Bacillus pumilus SF214. PLOS ONE in press). Nel capitolo 3 à¨, invece, raccolto il lavoro da me svolto sull'interazione tra il batterio lattico Lactobacillus gasseri SF1183 e cellule dell'epitelio intestinale umano HCT116. I batteri lattici sono organismi comunemente isolati da campioni intestinali, la cui somministrazione per via orale ਠconsiderata benefica per la salute umana. Per tale motivo, alcune specie di batteri lattici sono ampiamente utilizzate commercialmente come probiotici. Nonostante il vasto impiego commerciale non ਠdel tutto chiaro il tipo di interazione che avviene tra questi batteri e le cellule intestinali. In tale contesto mi sono occupato dell'effetto che molecole secrete da L. gasseri SF1183 hanno sul ciclo cellulare di cellule modello dell'epitelio intestinale umano. Tale parte di lavoro ਠdescritta nel capitolo 3 ed ਠstata recentemente sottomessa per la pubblicazione. Infine, grazie alla collaborazione con il Laboratorio di Genetica della professoressa Viola Calabrà², mi sono occupato anche di uno studio su estratti di Aloe Arborescens, dimostrando che essi hanno effetti ntiproliferativi e pro-differenziativi su diverse linee cellulari umane, oltre a indurre la produzione da parte dei cheratinociti di molecole antimicrobiche. Tale parte di lavoro ਠdescritta nel capitolo 4 ed ਠstata pubblicata nel 2013 (Di Luccia B, Manzo N, Vivo M, Galano E, Amoresano A, Crescenzi E, Pollice A, Tudisco R, Infascelli F, CalabrಠV. 2013. A biochemical and cellular approach to explore the antiproliferative and prodifferentiative activity of Aloe Arborescens leaf extract. Phytother Res. oi:10.1002/ptr.4939).