BIOCORREZIONE (BIOREMEDIATION) DELLE SOSTANZE XENOBIOTICHE Per biocorrezione si intende quel processo mediante il quale i rifiuti tossici vengono allontanati dall’ambiente per mezzo di agenti biologici. Per effettuare la biocorrezione vengono usati microorganismi appartenenti a diversi generi. In particolare microorganismi appartenenti al genere Pseudomonas sono in grado di demolire oltre 100 diversi composti organici.

TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEI COMPOSTI AROMATICI IN CATECOLO

TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEL CATECOLO E DELL’ACIDO PROCATECHICO IN PIRUVATO ED ACETALDEIDE

TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEL CATECOLO E DELL’ACIDO PROTOCATECHICO IN ACETIL-CoA E SUCCINATO

TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEI COMPOSTI AROMATICI IN ACIDO PROTOCATECHICO

LIMITAZIONI DEL TRATTAMENTO BIOLOGICO DEI RIFIUTI 1. Non esiste un unico microorganismo capace di degradare tutti i composti organici. 2. Le concentrazioni elevate di alcuni composti organici possono inibire l’attività o la crescita dei microorganismi degradativi. 3. La maggioranza dei siti inquinati contiene molte sostanze chimiche e qualcuna di queste può inibire il microorganismo degradativo. 4. Molti composti apolari sono assorbiti dal suolo o dai sedimenti e diventano meno accessibili all’attacco dei microorganismi. 5. La biodegradazione dei composti organici è spesso un processo lentissimo.

SVILUPPO DI UN CEPPO BATTERICO CAPACE DI DEGRADARE LA CANFORA, L’OTTANO, LO XILENE ED IL NAFTALENE

MANIPOLAZIONE MEDIANTE TRASFERIMENTO DI PLASMIDI Mediante una serie di coniugazioni seguite da eventi di ricombinazione si è creato un “super microbo”, in grado di degradare quattro composti organici contemporaneamente Esso è stato il primo organismo vivente ad essere stato brevettato (US Patent 4.259, 444 March 1981). E’ possibile trasferire plasmidi degradativi di sostanze xenobiotiche da batteri mesofili a batteri, psicrofili, che vivono a temperature simili a quelle esistenti nei mari, fiumi e laghi inquinati.

MANIPOLAZIONE MEDIANTE TRASFERIMENTO DI GENI I) mediante ingegnerizzazione e mutagenesi dei plasmidi Problemi: a) Il 4-etilbenzoato non è in grado di attivare la proteina Xyl S e quindi di attivare l’operone xyl. b) La catecolo 2,3 biossigenasi è inibita dal 4-etilcatecolo. Soluzioni: a) Si è prodotta una forma mutata della proteina Xyl S attivabile dal 4-etilbenzoato ed in grado di indurre l’espressione dei geni dell’operone xyl. b) Si producono forme mutate sia della catecolo 2,3 biossigenasi che della proteina Xyl S in modo da rimuovere l’inibizione e permettere l’espressione dei geni dell’ operone xyl.

REGOLAZIONE DELLA SCISSIONE DEGLI ALCHILBENZOATI

CREAZIONE DELLA PROTEINA Xyl S ATTIVABILE DA PARTE DEL 4-ETIL BENZOATO

MANIPOLAZIONE MEDIANTE TRASFERIMENTO DI GENI II) mediante ricombinazione Problema: ceppi di Pseudomonas che metabolizzano i bifenili non sono in grado di metabolizzare il toluene ed il tricloroetilene. Soluzione: si sostituisce mediante ricombinazione il gene per una subunità della bifenile ossigenasi con quello della toluene biossigenasi del ceppo che metabolizza il toluene. Il ceppo manipolato è in grado di degradare sia il bifenile che il toluene e il tricloro- -etilene

CATECOL-2,3 -BIOSSIGENASI MODIFICATA NON INIBITA DAL 4-ETILCATECOLO CREAZIONE DI UNA CATECOL-2,3 -BIOSSIGENASI MODIFICATA NON INIBITA DAL 4-ETILCATECOLO