Identificazione in Patella caerulea di un nuovo biomarcatore di esposizione a inquinanti marini

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FEP_responsiveF.E.P. – CAMPANIA 2007/2013 — AVVISO PUBBLICO PROGETTI RETROSPETTIVI — MISURA 3.5 “Progetti Pilota” — UOD Pesca, acquacoltura e caccia —

Responsabile: Dott. Giovanni Renzone

Il tema della identificazione di molecole bioattive indice di esposizione a contaminanti ambientali nei cosiddetti organismi marini sentinella riveste un ruolo di primaria importanza in ambito scientifico ma anche nella programmazione delle strategie di sviluppo nel settore della pesca, a causa delle notevoli ricadute su qualificazione delle produzioni e razionalizzazione del settore.

Presso l’Istituto per il Sistema Produzione Animale in Ambiente Mediterraneo dal 01/03/2015 al 31/12/2015 è stato effettuato uno studio sperimentale con l’obiettivo di identificare nella comune patella del Mediterraneo (Patella caerulea) un biomarcatore proteico indicatore di esposizione a inquinanti marini mai precedentemente descritto per i molluschi.

La patella è un mollusco gastropode molto abbondante nel mar Mediterraneo, a cui è associata una certa economia legata al suo impiego nell’alimentazione umana in diverse aree costiere mediterranee. Come altri molluschi, la patella è spesso soggetta a condizioni ambientali estreme (inquinanti ambientali, irraggiamento UV, cicli di essiccamento/idratazione) che possono determinare stress ossidativo.

METODO. La ricerca ha previsto la preparazione di un estratto grezzo dopo omogeneizzazione di polpa di patelle. Tale estratto è stato purificato grazie a una serie di passaggi analitici (cromatografia a scambio cationico, precipitazione e filtrazione su gel). Le frazioni ottenute sono state verificate per l’attività enzimatica di idrolasi del dipeptide cisteinil-glicina (Cys-Gly); quelle risultate attive sono state riunite insieme e sottoposte a separazione su gel (1-D-SDS-PAGE), che ha evidenziato una banda proteica dalla massa apparente di 54 kDa, corrispondente all’enzima purificato. Tale banda proteica è stata infine identificata con elevata confidenza mediante l’impiego di moderne metodologie di spettrometria di massa biomolecolare (nLC-ESI-LIT-MS/MS) e di bioinformatica.

RISULTATI. Lo studio condotto ha permesso di caratterizzare in Patella caerulea un’attività enzimatica di idrolasi del dipeptide Cys-Gly dal punto di vista sia biochimico che strutturale. Tale attività enzimatica, mai descritta prima per tale organismo, è stata associata univocamente a una proteina della famiglia delle peptidasi M17, queste ultime già note per essere coinvolte nella regolazione dell’omeostasi ossidoriduttiva cellulare in vari vertebrati. Il dipeptide Cys-Gly è un prodotto di degradazione del glutatione (GSH), una delle molecole antiossidanti che le cellule sintetizzano per preservare il loro bilancio ossidoriduttivo e prevenirne squilibri. E’ noto che il dipeptide Cys-Gly possa promuovere condizioni ossidative specie in presenza di comuni inquinanti marini quali ioni di metalli di transizione (Fe3+, Cu2+, ecc.). L’enzima caratterizzato, essendo in grado di idrolizzare il dipeptide Cys-Gly, è capace, quindi, di regolare l’omeostasi dello stato ossidoriduttivo cellulare in Patella caerulea, e una sua aumentata biosintesi può essere spia di un aumentato livello di stress.

Le evidenze sperimentali prodotte sono, quindi, di notevole impatto poiché consentono di comprendere meglio la biologia di Patella caerulea, ma soprattutto di dotare di un nuovo biomarker il repertorio di marcatori biochimici di stress ossidativo già noti per i molluschi, organismi per i quali è stato proposto l’impiego come sentinelle ambientali. La rivelazione di tale biomarcatore può essere vantaggiosamente impiegata per la qualificazione dell’ambiente di crescita di Patella caerulea e per la certificazione di tale produzione ittica del Mediterraneo, consentendo di distinguere tra molluschi raccolti in ambienti dalle caratteristiche igienico-sanitarie adeguate da quelli pescati in aree marine contaminate. I risultati dello studio sono stati pubblicati dalla prestigiosa rivista internazionale Journal of enzyme inhibition and medicinal chemistry.

Institute for the Animal Production System in the Mediterranean Environment