Processi biogeochimici ed attività antropiche sono responsabili di inquinamento di suoli e acque. Studi tossicologici hanno spinto le Autorità competenti ad abbassare i limiti della concentrazione di As nell'acqua potabile. I trattamenti di depurazione delle acque si basano principalmente su processi di precipitazione o adsorbimento su fasi solide, di scambio ionico e osmosi inversa che richiedono una preliminare ossidazione chimica dell'As(III). I batteri con attività ossidativa nei confronti dell'As(III) rappresentano un'alternativa all'ossidazione chimica poiché richiedono pochi nutrienti per crescere e non generano sottoprodotti. L'ossidazione biologica dell'As(III) è applicabile anche ai suoli per ridurre la tossicità indotta da condizioni di anossia.
I batteri As-ossidanti possono essere chemiolitoautotrofi e/o chemioeterotrofi. Mentre i primi usano l'arsenito come donatore di e- per ricavare energia per crescere, per i secondi l'ossidazione è primariamente un meccanismo di detossificazione attraverso il quale lo convertono ad As(V), forma meno tossica e meno mobile. L'ossidazione è catalizzata da arsenito ossidasi, enzimi codificati da geni noti con sinonimi diversi (geni aso, aox o aro). Ricerche blast di genomi in banche dati hanno evidenziato la presenza di potenziale attività As ossidasica anche nel batterio nitrificante Nitrobacter hamburgensis, senza tuttavia assegnarne la funzione biologica.
Il gruppo proponente questa ricerca, avendo già isolato diversi ceppi batterici arsenico resistenti ed identificateni alcuni capaci di ossidare l'As(III) quando fatti crescere eterotroficamente, presenta un progetto volto ad approfondire la fisiologia di questi isolati al fine di comprendere se l'ossidazione sia riconducibile ad un processo di detossificazione o ad un processo di respirazione per la crescita. Si intende pertanto allestite prove di cinetica di crescita e di ossidazione dell'As(III) in appropriati terreni colturali per autotrofi e per eterotrofi. La crescita dei batteri As ossidanti eterotrofi verrà seguita con metodi spettrofotometrici, quella degli autotrofi mediante conta delle cellule con fluorocromo DAPI. La quantificazione di As(V) e As(III) nei brodi colturali verrà determinata per via spettrofotometrica. Altro obiettivo della ricerca è sviluppare primer degenerati per l'amplificazione e la rilevazione di sequenze geniche di arsenito ossidasi (geni aro-like) negli isolati ed esaminare la distribuzione e diversità di questi geni da isolati provenienti da diversi siti impattati da As. Per i batteri positivi all'amplificazione di geni aro-like, verranno condotte prove preliminari per saggiare la capacità di ossidare nitrito. L'efficienza dei batteri As-ossidanti verrà testata infine in sistemi modello di suolo slurry, allestiti presso il DIPROVE, in cui l'aggiunta di sostanza organica a diversa complessità ad un suolo contaminato ha indotto condizioni da solubilizzare l'As(III)