Moniliella pollinis: sviluppo di tecniche genetico-molecolari

The osmophilic yeastlike fungus Moniliella pollinis is known to be one of the microorganisms used in biotechnology and food for the production of some polyols (e.g. glycerol, erythritol and ribitol), used as low-calorie sweeteners. These results, derived mainly from the development of molecular genetics techniques on Moniliella pollinis, were intended to deepen the multiplicative physiology and the complex mechanisms involved in osmophily of this fungus. Particular attention was paid to genetic transformation, obtaining different mutants and, ultimately, to the development of methods for infrared spectroscopy FTIR (i.e. processed by Fourier transform) to investigate the composition of cells in different conditions. The processes of genetic and metabolic osmophily relating to M. pollinis are not known, but are relevant in view of its biotechnological applications in the field of production of polyols, exploitable, among other things, in the food industry. The mutants obtained by our experiments, their frequency of occurrence, the complementation obtained between different mutants, suggest that M. pollinis is, always or frequently, in the haploid phase. The mechanisms regulating cellular response to osmotic stress were analyzed by physiological studies carried out on osmosensitive mutants (genetic dissection). In addition to the clear correlation between cellular polyols and osmotic stress resistance, the presence of other mechanisms involved in protecting cells from oxidative stress became apparent. The isolation of mutants and the development of genetic transformation systems will allow the introduction of functional genetic investigations on this or that phenomenon. The results described are only the beginning of the longest and most time-consuming investigations. They still represent a significant milestone as establish a solid foundation for future studies that, as the last point, may lead to experiments of gene isolation by functional complementation.

Il lievito anamorfico, osmofilo Moniliella pollinis è noto per essere uno dei microrganismi utilizzati nell’industria biotecnologico-alimentare per la produzione di alcuni polialcoli (es. glicerolo, eritritolo e ribitolo), utilizzabili come dolcificanti ipocalorici. I risultati descritti, derivati soprattutto dallo sviluppo di alcune tecniche genetico-molecolari per Moniliella pollinis, hanno avuto lo scopo di approfondirne la fisiologia moltiplicativa e i complessi meccanismi coinvolti nell’osmofilia di questo fungo. Particolare attenzione è stata dedicata alla trasformazione genetica, all’ottenimento di mutanti diversi e, infine, alla messa a punto di metodologie di spettroscopia infrarossa FTIR (elaborate cioè mediante trasformata di Fourier) per indagare la composizione delle cellule in condizioni diverse. I processi genetici e metabolici dell’osmofilia di M. pollinis non sono noti, ma appaiono rilevanti in vista delle sue applicazioni biotecnologiche in ambito della produzione di polialcoli, valorizzabili -tra l’altro- dall’industria alimentare. I mutanti ottenuti dai nostri esperimenti, la loro frequenza di comparsa, le complementazioni ottenute tra mutanti diversi, suggeriscono che M. pollinis si trovi, sempre o frequentemente, in fase aploide. I meccanismi che regolano la risposta cellulare allo stress osmotico sono stati analizzati mediante studi fisiologici effettuati sui mutanti osmosensibili (dissezione genetica). Oltre alla chiara correlazione tra polialcoli cellulari e resistenza agli stress osmotici, è apparsa evidente anche la presenza di altri meccanismi coinvolti nella difesa cellulare dagli stress ossidativi. L’isolamento di mutanti e la messa a punto di sistemi di trasformazione genetica consentirà l’attuazione di indagini di genetica funzionale relativa a questo o quel fenomeno. I risultati ottenuti costituiscono naturalmente solo l’inizio di indagini più lunghe e laboriose. Essi rappresentano comunque un traguardo importante poiché instaurano solide basi per studi futuri che, come ultima tappa, potranno condurre a esperimenti di isolamento genico mediante complementazioni funzionali.