Sviluppo di geni di riferimento per la RT

Dec 26, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12296 (2023) Citare questo articolo

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La Jatropha curcas è una coltura di semi oleosi con applicazioni nella bioraffineria. Sebbene il panello generato in seguito all'estrazione dell'olio offra un potenziale come fonte proteica per l'alimentazione animale, è necessaria l'inattivazione degli esteri tossici del forbolo presenti nel materiale. Il Pleurotus pulmonarius è un agente disintossicante per la torta di jatropha con un ulteriore potenziale come mangime per animali, funghi commestibili e per la produzione di enzimi. Per la caratterizzazione dei geni fungini coinvolti nella degradazione dell'estere del forbolo, insieme ad altre applicazioni industriali, la PCR quantitativa a trascrizione inversa (RT-qPCR) è uno strumento che consente una quantificazione accurata dell'espressione genica. Per questo, un'analisi affidabile richiede geni di riferimento per la normalizzazione dei livelli di mRNA convalidati nelle condizioni impiegate per i geni bersaglio. La stabilità dei potenziali geni di riferimento β-TUB, ACTIN, GAPDH, PHOS, EF1α, TRPHO, LAC, MNP3, MYP e VP è stata valutata rispettivamente in seguito alla crescita di P. pulmonarius su torta di jatropha tossica e non tossica e su un trattamento combinato. Gli algoritmi NormFinder e geNorm per l'analisi della stabilità dell'espressione hanno identificato PHOS, EF1α e MNP3 come appropriati per normalizzare l'espressione genica. Le combinazioni di geni di riferimento contrastanti nella classifica sono state confrontate dopo la normalizzazione dell'espressione relativa del gene CHU_2040, che codifica per un enzima esterasi potenzialmente coinvolto nella degradazione dell'estere del forbolo. I geni di riferimento per P. pulmonarius faciliteranno la delucidazione dei meccanismi coinvolti nella disintossicazione degli esteri del forbolo, nonché l'analisi dei geni bersaglio per l'applicazione in modelli di bioraffineria.

L’attuale spinta globale a ridurre gli impatti negativi dell’industria sull’ambiente ha portato allo sviluppo del concetto di bioeconomia, in cui i settori economici vengono adattati verso la sostenibilità utilizzando risorse biologiche rinnovabili per la produzione di cibo, materiali ed energia. Le agroindustrie stanno subendo una trasformazione per quanto riguarda le materie prime rinnovabili, la produzione a basse emissioni di carbonio e l’ottimizzazione dell’uso del territorio all’interno di modelli integrativi come le bioraffinerie. In questo contesto, la Jatropha curcas L., una coltura di semi oleosi con potenziali applicazioni industriali e agricole, è riconosciuta principalmente come una potenziale coltura sostenibile per biocarburanti1,2,3. Esistono tuttavia difficoltà nell'aggiungere valore al sottoprodotto della torta di jatropha, che è un residuo lignocellulosico ricco di proteine, azoto, fosforo, potassio e carbonio. L'applicazione di questo residuo nell'alimentazione animale è attualmente limitata a causa della presenza di fattori antinutrizionali tossici e termostabili come i diterpeni esteri del forbolo4,5,6.

I terpeni sono composti chimici derivati ​​dal metabolismo secondario delle piante che svolgono un ruolo fondamentale nello sviluppo delle piante, nelle interazioni ecologiche e nelle risposte di difesa contro parassiti e agenti patogeni7,8. Questi composti chimici, sebbene ampiamente utilizzati nei processi industriali come nella produzione di cosmetici, prodotti farmaceutici, medicinali e insetticidi7,9,10, sono anche tra i principali inquinanti accumulati dalla produzione industriale di pasta di legno e carta11. Detto questo, la bioprospezione di microrganismi capaci di degradare tali sostanze e loro derivati ​​è di fondamentale importanza nel biorisanamento. La biodisintossicazione degli esteri diterpenici del forbolo nella torta di jatropha offre il potenziale per l'applicazione a valle del residuo come fertilizzante o integratore per l'alimentazione animale. I microrganismi appropriati possono consentire non solo la degradazione dei composti tossici presenti, ma potenzialmente anche aumentare contemporaneamente il valore nutrizionale o generare altri sottoprodotti a valore aggiunto come enzimi, composti bioattivi e/o funghi commestibili. I geni e le vie metaboliche alla base del meccanismo di biodegradazione dell'estere del forbolo nella torta generata dopo l'estrazione dell'olio di J. curcas sono attualmente poco esplorati. Tuttavia, è stato dimostrato che una specifica crescita microbica può portare alla secrezione di enzimi extracellulari come esterasi, lipasi e proteasi, che svolgono un ruolo nella degradazione del diterpene tossico3,12.