Per poter trovare una correlazione tra i dati ottenuti durante le contaminazioni in vasca con OA e quello che avviene a livello trascrizionale nei mitili durante un evento di contaminazione da tossine DSP, si è analizzato un set di 14 trascritti risultati essere sovra espressi nell’esperimento di microarray [183]. Quattro campioni raccolti nel Golfo di Trieste, due negativi e due positivi alla presenza di DSP mediante l’applicazione del saggio del topo, sono stati indagati analizzando i 14 trascritti scelti. I campioni sottoposti ad analisi sono stati raccolti in due anni successivi, nel Luglio 2009 e nell’Aprile 2010 nel Golfo di Trieste, come riportato in Figura 14. I trascritti scelti sono stati testati mediante qRT PCR utilizzando come geni housekeeping l’Elongation Factori 1-alpha (EF-1-α) e l’Elongation Factor 2 (EF-2). La scelta di questi due geni è stata operata tra tutti i trascritti che avevano un’espressione stabile nella piattaforma di microarray, ed essi sono risultati avere un segnale di intensità maggiore della proteina ribosomale L19 (RpL19), utilizzata come normalizzatore nell’esperimento precedente, nonostante questa scelta possiamo affermare che RpL19 rimane un buon housekeeping. Inoltre EF-1-α e EF-2 sono risultati essere stabili, per cui housekeeping ottimali, anche in Ostrea edulis [157], ed EF-2 in Mya arenaria [161].
Dal momento che le concentrazioni di tossine DSP accumulate nei mitili possono essere diverse e influenzate da numerosi parametri ambientali e stagionali (come ad esempio la salinità, la temperatura, la fase riproduttiva, ecc) queste possono variare tra i due campioni analizzati. Per questa ragione ci si attende un trend di espressione comune nei trascritti la cui regolazione viene modulata dalle tossine DSP, ma non necessariamente uno stesso valore di espressione. I risultati ottenuti dalla qRT PCR sui due pool di mitili raccolti durante due diversi eventi di DSP e la cui espressione è stata normalizzata utilizzando mitili non contaminati e i due geni reference scelti, sono riportati in Figura 19 (dati pubblicati in [184].
Il trend comune che si osserva nei due diversi pool suggerisce che potrebbero esserci comuni pathway molecolari influenzati dalla contaminazione di tossine DSP.
Applicando un cut-off di 2 al livello di espressione trascrizionale, 9 trascritti su 14 (il 64%) vengono confermati come sovra espressi in entrambi i campioni analizzati. Il gene più sovra espresso risulta essere un trascritto rappresentato in MytiBase dal cluster MGC01714, la cui funzione è ancora sconosciuta.
Un trascritto, la veliger digestive gland 3 (Vdg3; MGC00038), ha confermato la propria sovra espressione nei campioni naturalmente contaminati, dato ottenuto anche nel precedente studio. Di questa proteina è tutt’ora sconosciuta la precisa funzione, ma si sa che è coinvolta nello sviluppo della regolazione cellulare ed è stata rilevata in Hyriopsis cumingii a seguito di contaminazione con microcistine-LR, che sono potenti epatotossine [185]. Sono anche risultati essere sovraespressi sono una proteina con un’attività di RNA-binding (MGC02033), una proteina contente un dominio von Willebrand factor, type A (MGC02106), una proteina con una putativa attività reduttasica (MGC02225) e 5 trascritti che risultano tutt’ora a funzione sconosciuta (MGC01563, MGC02221, MGC02229 e MGC02558).
È stata riportata la sovra regolazione di 3 trascritti la cui espressione è risultata però essere inferiore al cut-off applicato di 2, e sono un cyclic AMP response element-binding (CREB)-like (MGC02188), un partial ubiquitin gene (MGC03065) e un’aldehyde dehydrogenase (MGC002386).
54 Figura 19 Livello di espressione normalizzato di 14 trascritti analizzati mediante qRT PCR in mitili naturalmente contaminati con tossine DSP. Nella Figura sono riportate le annotazioni dei trascritti testati
Due su 14 trascritti (MGC00464 e MGC02223) hanno avuto un trend di espressione in disaccordo con i risultati ottenuti con i micorarray, ed è ipotizzabile che l’espressione di questi trascrtti non sia direttamente correlata alla presenza delle tossine DSP, quanto piuttosto sia influenzata da altri fattori ambientali.
Rimane un’incognita di non poca importanza, il riuscire, attraverso ulteriori studi condotti in mesocosmi e successivamente validati da campioni contaminati in natura a diversi tempi di esposizione, a correlare l’attivazione trascrizionale di alcuni trascritti in relazione al tempo di esposizione e di accumulo alle biotossine. Se come riportato
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nello studio sperimentale le HSP vengono attivate in risposta al contatto immediato con la tossina e i campioni raccolti in natura sono stati esposti alle biotossine DSP per un tempo maggiore, la down regolazione di questi chaperoni non si discosterebbe dai dati sperimentali. Nonostante queste supposizioni e in un’ottica di individuazione e selezione di trascritti marcatori di tossine DSP l’HSP o altri trascritti presi singolarmente non sarebbero validi biomarker. È quindi necessario individuare pathway molecolari composti da diversi trascritti che vengano attivati durante le contaminazioni di dinoflagellati tossici.
L’analisi di questi campioni ha permesso di compiere un passo in più nel correlare i dati ottenuti dagli studi sperimentali con quello che avviene in un evento di contaminazione naturale. È stata osservata una buona concordanza tra i risultati ottenuti in ambiente controllato e quelli ricavati dall’analisi di campioni naturali, con 9 trascritti su 14 selezionati che hanno dimostrato avere un trend di espressione superiore del doppio rispetto ai mitili non contaminati.
Queste validazioni compiute su campioni naturalmente contaminati forniscono un’ulteriore informazione su quelli che sono i pattern di espressione trascrizionale attivati in presenza di DSP. In particolare è possibile ipotizzare che vi sia, nei campioni naturalmente contaminati, un silenziamento della HSP90 (MGC00464) analizzata, a favore di meccanismi di splicing alternativo dedotti dalla sovraespressione di 3 trascritti, che al momento si ipotizzano appartenere a regioni non codificanti delle HSP, cioè MGC01563, MGC02221 e MGC02229. Come sopra riportato anche un trascritto codificante per una Endo 1,4-mannanase (MGC02223) è risultato essere in opposizione con i dati ottenuti con il microarray. Questo enzima idrolizza i polisaccaridi ed è stato isolato da batteri [186-189], funghi [190], piante e molluschi. A differenza dei batteri, funghi e piante, nei molluschi non è stato bene determinato.
Altri trascritti, non validati precedentemente sui campioni contaminati con OA, sono quelli codificanti per un’aldeide deidrogenasi (MGC02386), la cui attivazione potrebbe essere correlata a meccanismi di detossificazione cellulare, una RNA binding-protein (MGC02033), una von Willebrand Factor, type A (MGC02106), una reductase-related protein (MGC02225) e altri due trascritti che al momento risultano essere sconosciuti (MGC01714 e MGC02558).
La scarsa conoscenza di quelli che sono i meccanismi di detossificazione e resistenza ai contaminanti dei mitili non rende possibile proporre oculate ipotesi di meccanismi d’azione molecolari messi in atto dal mitilo e basati sui trascritti che abbiamo validato essere sovra espressi in campioni naturalmente contaminati.
È quindi ragionevole affermare che attraverso un’analisi di qRT PCR è possibile analizzare trascritti specifici della ghiandola digestiva di mitili raccolti durante recenti eventi di contaminazioni da tossine DSP, al fine di rilevare la presenza di biotossine, come nel caso di questo studio, o di un contaminante. Risulta essere molto importante il poter disporre di un set di marcatori genici di una particolare contaminazione. Una volta ancora, il mitilo è risultato essere un importante biomarker ambientale e gli approcci molecolari applicati potrebbero essere utilizzati al fine di migliorare la comprensione degli effetti dello stress ambientale su organismi sentinella, possibilmente anche quando una contaminazione è presente nell’ambiente a basse concentrazioni.
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