piccoli e semplici procarioti, distinti dal punto di vista fenotipico (dagli

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1 1. INTRODUZIONE 1.1 Generalità sui micoplasmi I micoplasmi (dal greco muces, fungo; plasma, forma ) sono i più piccoli e semplici procarioti, distinti dal punto di vista fenotipico (dagli altri procarioti) per le loro dimensioni ridotte, che possono infatti variare da 0, 2 a 0, 8 micron; e per l assenza di parete cellulare. Dal punto di vista tassonomico l assenza della parete cellulare rappresenta il carattere utilizzato per comprendere le circa 180 specie note nella classe dei Mollicutes (dal latino mollis: soffice e cutes: pelle) e separargli dagli altri batteri. Le loro ridotte dimensioni sia fisiche sia geniche e le loro affinità con i mitocondri hanno portato a ritenere che si trattasse di organismi molto antichi. Un tempo si riteneva che i micoplasmi fossero le prime forme di vita comparse sulla terra, poichè sono i più piccoli microrganismi oggi conosciuti, capaci di metabolismo e riproduzione autonomi. Le opinioni sull origine dei micoplasmi sono discordi, in genere molti microbiologi considerano i micoplasmi originati da batteri 3

2 attraverso una lunga strada evolutiva che ha incluso sia il passaggio a forme L, che il parassitismo intracellulare. Questa ipotesi ha molti aspetti convincenti, sebbene non sia stata confermata dalle più recenti conoscenze genetiche. Le differenze a livello di sequenza delle basi nucleotidiche nel DNA delle forme L e di micoplasmi sono tali che in prove d ibridazione fra DNA di micoplasmi e DNA di forme L non è mai stato dimostrato alcun caso di omologia sequenziale significativa, il che indica scarsa similarità genetica. Alcuni autori hanno ipotizzato che il Mycoplasma ancestrale si sia originato dal ramo filogenetico degli streptococchi circa 600 milioni d anni fa, probabilmente da un progenitore con un genoma di circa 2000kb, in seguito, circa 450 milioni d anni fa, per riduzione adattativa, si sono originati 2 rami principali che hanno portato all origine rispettivamente di Asteroplasma, Aanaeroplasma e Anceloplasma da una parte e di Spiroplasma, Entooplasma e Mycoplasma dall altra. Recenti studi hanno dimostrato che i micoplasmi si sono evoluti da una branca di batteri gram + tramite un processo di evoluzione riduttiva. Durante questo processo, sono andati incontro ad una considerevole riduzione del genoma per perdita di geni non necessari per 4

3 la loro sopravvivenza e replicazione, mantenendo solo i geni essenziali per la vita. Relazioni filogenetiche dei micoplasmi appartenenti alla classe Mollicutes Questo fenomeno può essere considerato come un conveniente adattamento alla vita parassitaria, e rappresenta il risultato dei processi co-evolutivi ospite parassita. Il genoma dei micoplasmi varia in taglia sia 5

4 a livello di genere sia a livello di specie per la presenza d inserzioni e di regioni ripetute che differiscono per dimensioni e numero, spesso in porzioni di geni che codificano per parti proteiche. Il genoma ha una composizione in basi caratterizzata dal basso contenuto in G+C, compreso tra 24 e 33 %. La distribuzione di G+C varia nelle diverse parti del genoma e più equilibrati rapporti tra GC vs. AT sono mantenuti nelle regioni codificanti, mentre le regioni intergeniche tendono ad essere più ricche in A+T. Inoltre, come avviene anche in altri procarioti, alcuni residui di adenina e citosina possono essere metilati; dato che in molti micoplasmi si ha la metilazione dell adenina nel sito GATC mentre in altri è la citosina ad essere metilata, è stato proposto di utilizzare il tipo di base metilata, l estensione della metilazione e la specificità della sequenza metilata, come markers per la tassonomia dei Mollicutes. Una diretta conseguenza della costituzione in basi del genoma dei micoplasmi è l uso dei codoni che favorisce l utilizzo di sinonimi con T. Analogamente i micoplasmi hanno un numero inferiore dei codoni GGN, CCN, GCN, e CGN con conseguente contenuto inferiore in glicina, prolina, alanina e arginina. 6

5 La pressione selettiva verso un alto contenuto in A e T è considerato la causa dello shift nella funzione del codone UGA che codifica come nel DNA mitocondriale per il triptofano, e non rappresenta un codone di stop come nel codice genetico universale. Quest ultima caratteristica rende difficoltosa l espressione dei geni clonati in Escherichia coli. Il contenuto estremamente basso in G+C è interessante dal punto di vista dell evoluzione. Recenti studi hanno evidenziato una correlazione tra il contenuto in G+C e il grado di espozione ai raggi ultravioletti nell habitat dei batteri, gli organismi con un basso contenuto di G+C dovrebbero essere soggetti ad un rischio più alto, dovuto alla dimerizzazione delle timidine. Allora forse, non sorprende che i micoplasmi siano entrati a far parte di una relazione ospite parassita con animali e piante che li possano proteggere da danni dovuti alle radiazioni. Esistono anche dei markers utili per la classificazione metabolica dei Mollicutes; ad esempio, la capacità di fermentare il glucosio, di idrolizzare arginina ed urea, e la dipendenza dal colesterolo per la crescita. 7