Analisi trascrittomica della risposta a stress abiotici in Oenococcus oeni PSU-1 mediante DNA-microarray

Oenococcus oeni è la specie batterica più importante in vinificazione in quanto responsabile principale della fermentazione malolattica (FML), un processo che si svolge solitamente dopo la fermentazione alcolica. La FML è altamente desiderata in molti stili di vino sia rossi che bianchi, poiché determina positive variazioni nel loro quadro sensoriale e ne migliora la stabilità. È noto che il vino rappresenta un ambiente piuttosto ostile per la crescita batterica, essendo caratterizzato da numerosi fattori stressanti quali: carenza di nutrienti, pH acido e presenza di etanolo in elevata concentrazione. Tuttavia, O. oeni è un batterio lattico ben adattato a questa nicchia ecologica e mostra diverse peculiarità anche a livello genomico, come la mancanza del sistema di riparazione MMR (Marcobal et al., 2008). Tali caratteristiche ne fanno una specie di grande interesse non solo per applicazioni enologiche, ma anche per ricerche di base, e per questi motivi O. oeni si sta avviando a diventare un nuovo modello per i batteri Gram-positivi, insieme a Bacillus subtilis e Lactococcus lactis. Per quanto riguarda lo studio della risposta allo stress in O. oeni, sino ad ora questo aspetto è stato affrontato solo in modo parziale mediante analisi di espressione di un numero limitato di geni (Beltramo et al., 2004, 2006). Pertanto, lo scopo del presente lavoro è stato quello di applicare, per la prima volta, uno strumento di analisi potente come i DNA-microarray per lo studio dell’espressione genica globale del ceppo di O. oeni PSU-1, la cui sequenza genomica è l’unica attualmente disponibile (Mills et al., 2005). Il piano sperimentale ha coniugato esigenze di ricerca di base e applicata, per valutare la risposta a fattori abiotici quali lo shock termico (42°C) e la modellazione dei principali stress in ambito enologico, come l’aggiunta di etanolo (10% v/v) e pH acido (pH 3,5), ponendoli a confronto con il riferimento del terreno ottimale di laboratorio (senza etanolo e a pH 4,8). In particolare, è stato realizzato un microarray Combimatrix 12K con sonde specifiche per ogni open reading frame (ORF) e ogni pseudogene del ceppo PSU-1, per un totale di 1.741 oligomeri. Tale microarray è stato utilizzato per l’analisi di mRNA estratto da PSU-1, in triplicato, nelle diverse condizioni sperimentali. Tra i risultati preliminari dello studio emerge che le modificazioni principali dell’espressione genica sono date dallo stress termico e dalla combinazione di pH ed etanolo, mentre la variazione di pH è la condizione più tollerata. Inoltre, in tutte le condizioni, sono espressi pseudogeni, confermando l’ipotesi che essi facciano ancora parte del macchinario di risposta allo stress della cellula e potrebbero essere funzionali in altri ceppi di O. oeni (Marcobal et al., 2008). In generale, i risultati di questo studio avranno sicuramente impatto sia sulla comprensione dei meccanismi generali di risposta allo stress a confronto con i modelli noti, ma anche nel fornire informazioni utili per migliorare le procedure di preparazione di biomasse e la gestione della FML in vino.