• Biomarkers
• elutriati di sedimenti marini
• fitochelatine
• microalghe marine

I metalli pesanti come zinco, rame, cadmio, mercurio, nichel e cobalto sono elementi ubiquitari nell'ambiente pur essendo componenti minori della biosfera. Essi sono per lo più sequestrati nei sedimenti, nel suolo e nei giacimenti minerari, ma, per effetto di attività antropiche, la loro concentrazione nei vari comparti ambientali può aumentare di vari ordini di grandezza e, direttamente o attraverso la catena alimentare, possono accumularsi nei tessuti degli organismi viventi. Nell’acqua di mare i metalli pesanti possono essere complessati con molecole organiche ed inorganiche che ne influenzano la biodisponibilità e quindi la tossicità.
Nel corso dell’evoluzione i microrganismi acquatici hanno sviluppato molteplici strategie di adattamento per neutralizzare gli effetti tossici dovuti ad una presenza eccessiva di metalli nelle acque. I principali meccanismi di detossificazione conosciuti a tutt’oggi si basano sulla strategia di limitare nella cellula la presenza di ioni metallici tossici liberi.
Il mio internato di tesi riguarda lo studio dei meccanismi di difesa messi in atto da microalghe fitoplanctoniche in risposta alla presenza di metalli pesanti mediante la produzione di fitochelatine.
Le fitochelatine sono polipeptidi caratterizzati dalla presenza di un elevato numero di residui cisteinici con struttura primaria: (γ-Glu-Cys)n-Gly, con n che varia normalmente da 2 a 6; questi peptidi intracellulari, polimeri del glutatione, sono capaci di sequestrare in complessi stabili il metallo potenzialmente tossico.
Mediante l’uso di una tecnica cromatografica per la misura dei tioli non proteici basata sulla derivatizzazione pre-colonna con una sonda fluorescente reattiva, il monobromobimano (mBrB), e sulla separazione dei peptidi tramite HPLC con colonna a fase inversa, sono stati condotti esperimenti esponendo microalghe marine a concentrazioni note di Cd, Cu, Pb e Zn e quantificando il pool di fitochelatine cellulari in saggi a breve termine. Le microalghe utilizzate sono il Phaeodactylum tricornutum, la Thalassiosira weissflogii e la Skeletonema costatum (diatomee), la Dunaliella tertiolecta, (alga verde) e l’Emiliania huxleyi (coccolitoforide). I primi risultati ottenuti hanno mostrato che la concentrazione di fitochelatine cellulari aumenta con l'aumentare della concentrazione degli ioni metallici liberi nel mezzo, indicando così che la produzione di fitochelatine è una risposta cellulare alla frazione di metallo biodisponibile, costituita dalla forma inorganica del metallo stesso.
Utilizzando questi sistemi controllati, sono stati condotti esperimenti preliminari per valutare la possibilità di utilizzare il pool intracellulare dei tioli non proteici (glutatione e fitochelatine) come biomarker di esposizione a specie potenzialmente tossiche di metalli, quali Cd, Pb, Cu, Zn, applicando questi biosaggi algali ad acque ed elutriati di sedimenti prelevati in aree costiere a forte impatto antropico. Il mio lavoro di tesi è rivolto, in particolare, all’analisi degli elutriati ottenuti da sedimenti prelevati nelle aree della Foce dello Scolmatore e di Marina di Pisa.