Preliminary identification of dehalogenation specificities exhibited by dehalorespiring bacteria from a marine microbial community

The ability of a previously PCB-enriched microbial culture from Venice Lagoon marine sediments to dechlorinate pentachlorophenol (PCP) and 2,3,5-trichlorophenol (2,3,5-TCP) was confirmed under anaerobic conditions in microcosms consisting of site water and sediment. Dechlorination activities against Aroclor 1254 PCB mixture were also confirmed as control. Pentachlorophenol was degraded to 2,4,6-TCP (75.92±0.85 mol%), 3,5-DCP (6.40±0.75 mol%), and phenol (15.40±0.87 mol%). From the distribution of the different dechlorination products accumulated in the PCP-spiked cultures over time, two dechlorination pathways for PCP were proposed: (i) PCP to 2,3,4,6-TeCP, then to 2,4,6-TCP through the removal of both meta double-flanked chlorine substituents (main pathway); (ii) alternately, PCP to 2,3,5,6-TeCP, 2,3,5-TCP, 3,5-DCP, then phenol, through the removal of the para double-flanked chlorine, followed by ortho single-flanked chlorines, and finally meta unflanked chlorines (minor pathway). Removal of meta double-flanked chlorines is thus preferred over all other substituents. 2,3,5-TCP, that completely lacks double-flanked chlorines, was degraded to 3,5-DCP through removal of the ortho single-flanked chlorine, with a 99.6% reduction in initial concentration of 2,3,5-TCP by week 14. 16S rRNA PCR-DGGE using Chloroflexi-specific primers revealed a different role of the two microorganisms VLD-1 and VLD-2, previously identified as dechlorinators in the Aroclor 1254 PCB-enriched community, in the dehalogenation of chlorophenols. VLD-1 was observed both in PCP- and TCP-dechlorinating communities, whereas VLD-2 only in TCP-dechlorinating communities. This indicates that VLD-1 and VLD-2 may both dechlorinate ortho single-flanked chlorines, but only VLD-1 is able to remove double-flanked meta or para chlorines.

Analisi quantitativa dell'espressione genica mediante real-time rt-pcr.

Il primo capitolo di questo lavoro di tesi introduce i concetti di biologia necessari per comprendere il fenomeno dell’espressione genica. Il secondo capitolo descrive i metodi e le tecniche di laboratorio utilizzate per ottenere il cDNA, il materiale genetico che verrà amplificato nella real-time PCR. Nel terzo capitolo si descrive la tecnica di real-time PCR, partendo da una descrizione della PCR convenzionale fino a delineare le caratteristiche della sua evoluzione in real-time PCR. Si prosegue con la spiegazione del principio fisico alla base della tecnica e delle molecole necessarie (fluorofori e sonde) per realizzarla; infine si descrive l’hardware e il software dello strumento. Il quarto capitolo presenta le tecniche di analisi del segnale che utilizzano metodi di quantificazione assoluta o relativa. Infine nel quinto capitolo è presentato un caso di studio, cioè un’analisi di espressione genica con real-time PCR condotta durante l’esperienza di tirocinio presso il laboratorio ICM. e delle molecole necessarie (fluorofori e sonde) per realizzarla; infine si descrive l’hardware e il software dello strumento. Il quarto capitolo presenta le tecniche di analisi del segnale che utilizzano metodi di quantificazione assoluta o relativa. Infine nel quinto capitolo è presentato un caso di studio, cioè un’analisi di espressione genica con real-time PCR condotta durante l’esperienza di tirocinio presso il laboratorio ICM.

Protocolli e applicazioni della reazione a catena della polimerasi (PCR).

Con il seguente lavoro di tesi si propone un excursus dell’evoluzione della tecnica che ha permesso l’amplificazione del DNA in laboratorio, spiegandone i principi elementari di base. La scoperta che il DNA è il depositario dell’informazione genica ha aperto la strada a una nuova disciplina: la biologia molecolare, dove molte delle tecniche utilizzate limitano le funzioni naturali degli acidi nucleici. Dalla sua introduzione, la tecnologia PCR ha modificato il modo nel quale l’analisi del DNA viene condotta nei laboratori di ricerca e di diagnostica. Con lo scopo di rilevare direttamente sequenze genomiche specifiche in un campione biologico nasce l’esigenza di avere a disposizione metodologie con un’elevata soglia di sensibilità e specificità. Il primo capitolo di questo elaborato introduce la PCR nella sua prima formulazione. A partire da quantità estremamente ridotte di DNA, questa tecnica di amplificazione in vitro, consente di ottenere rapidamente milioni di molecole identiche della sequenza bersaglio di acido nucleico. A seguire, nel secondo capitolo, verrà trattata un’implementazione della PCR: la real-time PCR. La RT-PCR, introduce nuove opportunità poiché rende possibile la misurazione diretta e la quantificazione della reazione mentre è in atto. Con l’utilizzo di molecole fluorescenti che vengono incorporate nel prodotto in formazione o che si intercalano alla doppia elica, si può monitorare la formazione del prodotto di amplificazione in tempo reale seguendone l’assorbimento con un sistema spettrofotometrico, in un sistema automatizzato che provvede anche alle routine della PCR. Nel terzo e ultimo capitolo si analizza una nuova tecnologia recentemente commercializzata: la PCR in formato digitale. Verranno prese in esame essenzialmente due metodologie, la dPCR su chip e la ddPCR (Droplet Digital Polymerase Chain Reaction).