Closing the Cycle: a meta-genomic approach to characterise the life cycle of a Midichloria-like bacterium and the evolution of Rickettsiales in aquatic environments

PRIN 2022 Tedesco

Abstract

I Rickettsiales sono un ordine monofiletico di Alfa-proteobatteri obbligatoriamente associati a ospiti eucarioti, tra cui molti protisti acquatici. Mostrano la capacità di trasferimento orizzontale tra diverse specie ospiti, come indicato da dati molecolari e da prove sperimentali. I Rickettsiales intraprendono interazioni complesse e variegate con i loro ospiti, che vanno dal mutualismo al parassitismo; in particolare, includono importanti patogeni dell’uomo trasmessi da zecche/acari (ad esempio Rickettsia, Anaplasma), così come Wolbachia, capace di instaurare interazioni complesse con i suoi ospiti, che sono state anche sfruttate per lo sviluppo di strategie innovative di controllo dei vettori di malattie. RMS-MLO (Red Mark Syndrome Midichloria-Like Organism) è un batterio distintivo dei Rickettsiales, che presenta una posizione filogenetica peculiare, strettamente correlata ai simbionti intramitocondriali delle zecche Midichloria. RMS-MLO è ancora “elusivo”, poiché non è mai stato osservato in modo conclusivo come cellule “vive” e il suo genoma non è stato sequenziato. I dati disponibili, principalmente costituiti da rilevazione basata su PCR, lo indicano come un probabile patogeno per la trota iridea, e potenzialmente associato ad un parassita della trota, Ichthyophthirius multifiliis, che potrebbe fungere da vettore/serbatoio. Questo progetto ha l’obiettivo di indagare, attraverso un approccio multidisciplinare, il ciclo biologico e la storia evolutiva di RMS-MLO; in particolare, si propone di: i) identificare le fasi del ciclo biologico di RMS-MLO, ovvero possibili ulteriori serbatoi/vettori o una potenziale fase di trasmissione "a vita libera"; ii) determinare il grado di co-cladogenesi di RMS-MLO con i rispettivi ospiti e possibili cambiamenti nelle specie ospiti; iii) utilizzare i nuovi genomi di RMS-MLO, assemblati nell’ambito del progetto, per indagare eventi importanti nell’evoluzione dei Rickettsiales, come l’evoluzione dell'intramitocondrialità, la transizione/trasmissione da ospiti acquatici a terrestri e da protisti a metazoi, l'emergenza di patogeni. Inoltre, i risultati di questo progetto, in particolare le sequenze genomiche, potrebbero trovare applicazioni fondamentali nel trattamento e nel controllo delle malattie dei pesci, ad esempio per il monitoraggio di focolai, la prevenzione delle infezioni, lo sviluppo di strumenti diagnostici e terapeutici.

Risultati raggiunti

Il progetto ha raggiunto gli obiettivi prefissati, contribuendo in modo significativo alla conoscenza della Red Mark Syndrome (RMS), una delle principali patologie della trota iridea allevata, e del suo probabile agente eziologico, il batterio RMS-MLO (Red Mark Syndrome Midichloria-like Organism). Attraverso un monitoraggio ambientale condotto per un anno in un impianto di troticoltura, è stato dimostrato che il batterio può persistere stabilmente nell'ambiente anche in assenza di focolai clinici della malattia, fornendo nuove informazioni sulla sua ecologia e sulle dinamiche epidemiologiche dell'infezione. Lo studio ha inoltre evidenziato il possibile ruolo del protozoo Ichthyophthirius multifiliis e di altri microrganismi acquatici nella diffusione o nel mantenimento del patogeno, aprendo nuove prospettive per la comprensione del suo ciclo biologico. Un risultato di particolare rilievo è stato il sequenziamento del primo genoma completo di RMS-MLO. L'analisi genomica, integrata con osservazioni di microscopia elettronica ad alta risoluzione, ha consentito di chiarire la posizione evolutiva del batterio e di individuare caratteristiche potenzialmente coinvolte nella sua capacità di infettare l'ospite e causare la malattia. I risultati ottenuti costituiscono una base fondamentale per futuri studi epidemiologici e per lo sviluppo di strumenti diagnostici più efficaci. Il progetto ha inoltre favorito la formazione di giovani ricercatori, il consolidamento della collaborazione tra le tre unità di ricerca coinvolte (Università di Pavia, Università di Bologna e Università di Pisa) e un'intensa attività di disseminazione scientifica attraverso congressi nazionali e internazionali, seminari e tesi di laurea. I risultati saranno ulteriormente valorizzati mediante la pubblicazione di articoli scientifici in riviste internazionali ad accesso aperto e potranno contribuire allo sviluppo di strategie più efficaci per la prevenzione e il controllo della Red Mark Syndrome negli allevamenti ittici.

Dettagli del progetto

Responsabile scientifico: Perla Tedesco

Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie

Coordinatore:
Università  degli Studi di PAVIA(Italy)

Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 72.631,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio 05/10/2023
Data di fine: 04/10/2025

Loghi degli enti finanziatori