Studio genetico del krill antartico: il lavoro del team italiano vincitore del Promega qPCR Grant 

Nel 2019 abbiamo lanciato il qPCR Grant, un programma di sovvenzione globale che metteva a disposizione 10.000 dollari da spendere in prodotti PCR. A qualche anno di distanza, il vincitore italiano e il suo team hanno lanciato un database genetico del krill antartico, fondamentale per capire come salvaguardare questo prezioso crostaceo dal cambiamento climatico.

Con una biomassa di circa 400 milioni di tonnellate, il krill antartico è una fonte di sostentamento fondamentale per moltissime creature marine tra cui uccelli marini, foche, pinguini e balene. Ma come l'intero ecosistema oceanico, il krill è esposto ai cambiamenti climatici, e gli scienziati stanno cercando di comprendere come possa adattarsi a un ambiente in continua evoluzione.

Di fronte al problema di una generale mancanza di informazioni genetiche sul krill antartico, i professori Cristiano De Pittà e Gabriele Sales, del Dipartimento di Biologia dell'Università di Padova, si sono proposti di definirne il trascrittoma, sequenziando tutti gli RNA espressi nell'organismo. Nel farlo, il team italiano ha così scoperto una serie di sequenze geniche del krill cruciali per la sua riproduzione e sopravvivenza.

Negli ultimi anni, l'allarme sul potenziale impatto negativo del riscaldamento degli oceani e della pesca intensiva sul krill antartico ha raggiunto il massimo livello di allerta. Ecco perché, la mappatura del trascrittoma del krill, fornisce agli scienziati informazioni cruciali sugli effetti del cambiamento climatico e dell'attività antropogenica sull'ecosistema antartico. Ma mappare il trascrittoma non è un'operazione banale. Per quanto i krill siano piccoli, il loro genoma è 15 volte più grande di quello umano.

KrillDB e KrillDB2, i database genici del krill antartico

Per questo i gruppi di ricerca di De Pittà e Sales hanno creato il database KrillDB, un catalogo completo di geni krill e trascritti di RNA a cui gli scienziati possono accedere in qualsiasi momento. KrillDB ha rappresentato fin da subito un potente strumento bioinformatico per esaminare i processi molecolari nel krill. Anche grazie ai finanziamenti ottenuti dal programma "qPCR Grant", istituito da noi di Promega nel 2019, i ricercatori hanno potuto sviluppare un secondo database, KrillDB2, che include copie delle sequenze geniche del krill antartico ancora più ampie e dettagliate.

Con lo studio pubblicato nell'estate 2022 sulla rivista Scientific Reports, De Pittà e Sales hanno identificato una serie di geni coinvolti nel ciclo di muta del krill, nel processo riproduttivo e nella maturazione sessuale, oltre a degli approfondimenti mai riportati prima sull'espressione dei precursori del microRNA e su come impattino la fisiologia del krill.

Il qPCR Grant Program, che abbiamo lanciato nel 2019, metteva a disposizione un premio del valore di 10.000 dollari spendibili in reagenti e prodotti PCR, oltre all'accesso a un pacchetto di servizi tecnici e corsi di formazione.

L'impatto del qPCR Grant sulla ricerca genica del krill antartico

Il vincitore del grant, il ricercatore Alberto Biscontin, ha raccontato l'impatto della sovvenzione sul suo progetto di ricerca: "il sequenziamento dell'RNA ci consente di determinare, con un singolo esperimento, il livello di espressione di migliaia di geni. L'obiettivo nel settore è quello di definire i livelli di espressione della trascrizione mediante RT-PCR quantitativa, allo scopo di convalidare tecnicamente i risultati dell'RNA-seq. Da anni ci affidiamo alle soluzioni GoTaq® qPCR di Promega.”

Biscontin ha poi aggiunto: “Abbiamo utilizzato il sistema GoTaq® 1-Step RT-qPCR per confrontare il livello di espressione dei geni candidati con quelli ottenuti dall'analisi RNA-seq. Questo ci ha permesso di verificare in ogni momento l'affidabilità delle nostre pipeline bioinformatiche».

Nel prossimo futuro, il team di ricerca integrerà il database KrillDB2 con i dati più recenti sul sequenziamento del genoma e del trascrittoma, per fornire un'analisi integrativa ancora più completa. Lo step successivo, sarà invece quello di sviluppare un database multi-crostaceo che possa supportare futuri studi di genomica comparativa. Il database KrillDB2, infatti, può servire da modello per sviluppare database simili per altre specie.

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