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A toxico-genomic study of the model brown alga Ectocarpus siliculosus

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La tolleranza ai metalli dell'alga marina

I biologi marini hanno studiato i meccanismi alla base della tolleranza dei metalli nelle alghe marine. Le alghe marine sono importanti perché sono i produttori primari nelle acque costiere, fornendo gli habitat per una vasta gamma di organismi marini.

Cambiamento climatico e Ambiente

Una mancanza di informazioni genomiche hanno limitato finora la comprensione delle basi molecolari per la risposta allo stress nelle alghe marine. Quindi, la sequenza scoperta di recente del genoma dell'alga marrone (Ectocarpus siliculosus) ha fornito l'opportunità di affrontare questa questione. Il progetto ECTOTOX ("A toxico-genomic study of the model brown alga Ectocarpus siliculosus") ha studiato i meccanismi della tossicità del rame nelle alghe marroni. In particolare, il progetto ha studiato l'espressione dei geni coinvolti nella sintasi del glutatione (GSH) e della fitochelatina (PC). I PC sono i leganti intracellulari nelle piante meglio compresi e giocano un ruolo cruciale nel limitare gli effetti negativi dei metalli. Questi piccoli peptidi ricchi di zolfo sono creati attraverso la sintesi di GSH da due enzimi diversi, che fungono da antiossidante nella cellula. Il mantenimento dell'equilibrio tra la sintesi e l'utilizzo di GSH per ridurre il danno ossidativo e produrre PC potrebbe essere importante per combattere lo stress da metalli. Inoltre, gli effetti tossici dei metalli sono associati al metabolismo reattivo all'ossigeno. Quindi, la tolleranza allo stress dei metalli dipende dai sistemi che coinvolgono gli enzimi antiossidanti, per prevenire (o almeno limitare) il danno ossidativo. I partner del progetto hanno stabilito il livello di tolleranza al rame misurando la crescita e la fotosintesi nelle forme di E. siliculosus. Le alghe sono state raccolte da siti di raccolta con storie di inquinamento diverse ed esposte a una gamma di concentrazioni di metalli. La tossicità del rame è stata inoltre valutata nelle spore dell'alga marrone, rivelando che questo stadio di vita è più suscettibile al rame che in una pianta adulta, il che causa una minore formazione degli organi riproduttivi. I risultati hanno evidenziato l'importanza dei PC come chelatori metallici intracellulari nelle alghe marroni come risposta ai bassi livelli di rame. I risultati supportano l'utilizzo dei PC e dei geni relativi ad essi (in particolare la sintasi dei PC) come biomarcatori dell'inquinamento da rame. Il lavoro di ECOTOX ha fornito nuove analisi dell'evoluzione della tolleranza al metallo e dei meccanismi di difesa indotti da metalli negli organismi marini importanti a livello ecologico. Consentirà inoltre alle agenzie di protezione ambientale di sviluppare strumenti di monitoraggio più sensibili per valutare lo stato di salute delle acque costiere.

Parole chiave

Tolleranza al metallo, alga marina, organismi marini, risposta allo stress dei metalli, alga marrone, Ectocarpus siliculosus, tossicogenomica, glutatione, fitochelatina, danno da ossidazione, metabolismo reattivo all'ossigeno, enzimi antiossidanti, sintas

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