Meccanismi di tolleranza al cromo in alghe verdi unicellulari d’acqua dolce: ruolo del metabolismo del solfato

La disponibilità di zolfo e il suo metabolismo, in particolare i prodotti terminali del pathway come cisteina e glutatione giocano un importante ruolo nella tolleranza da metalli pesanti, cromo compreso, svolgendo un ruolo in particolare nella detossificazione dello stress ossidativo che la riduzione dei metalli pesanti spesso comporta, fenomeno noto come Sulfur Enhanced Defence (SED). Nella prima parte di questo progetto abbiamo investigato il ruolo degli enzimi coinvolti nella sintesi di cisteina in due ceppi con differente tolleranza al Cr(VI) di Scenedesmus acutus. Infatti, in seguito ad un periodo di deprivazione di zolfo seguito da un ripristino dei nutrienti, entrambi i ceppi mostrano un aumentata tolleranza al cromo e concentrazione più alte di cisteina libera, aumento particolarmente forte nel ceppo Cr-tollerante. L’aumento dell’attività di sintesi di cisteina trovato è in linea con l’aumentata espressione dei geni coinvolti nel complesso cisteina sintasi, in particolare SaSAT1, SaOAS-TL2 e SaOAS-TL4. L’analisi delle possibili fonti di solfuro ha evidenziato una differenza nei livelli di espressione dell’enzima D-cisteina desulfidrasi fra i due ceppi, inoltre questa attività è maggiore in tutte le condizioni testate rispetto all’attività L-cisteina desulfidrasica, differenza particolarmente accentuata nel ceppo cromo tollerante.Una differente regolazione fra i due ceppi dei livelli di D-cisteina potrebbe essere alla base del grande aumento dei livelli di questo aminoacido al ripristino dei nutrienti dopo un periodo di deprivazione di zolfo, dal momento che la forma D è, al contrario della forma L, esclusa dai sistemi di regolazione a feedback negativo del pathway del solfato. La seconda parte del progetto si proponeva di verificare se l’aumento della produzione di cisteina fosse un meccanismo comune anche in altre specie algali adattate ad ambienti sottoposti a stress da cromo. Per fare ciò abbiamo isolato e identificato differenti specie di microalghe dalle sorgenti del monte Prinzera, montagna di origine ofiolitica vicino a Parma, Italia, dove le concentrazioni medie di cromo esavalente registrate durante l’anno sono pari a 12 Cr(VI) µg/L. L’analisi di tolleranza al cromo effettuata su alcune delle specie isolate ha confermato una tolleranza a concentrazioni di cromo superiori a quelle presenti nelle acque campionate. Comparando la tolleranza al cromo di due ceppi dell’alga Chromochloris zofingiensis (ceppo isolato dalla sorgente del monte Prinzera e ceppo commerciale CCAP 211/14) abbiamo verificato come, per quanto questa specie sembri naturalmente poco sensibile ai metalli pesanti, l’ecotipo isolato mostri una maggiore tolleranza, e sia quindi un organismo adatto per espandere gli studi sulla tolleranza al cromo esavalente.