Parole chiave:
morte cellulare programmata
autoincompatibilità
biologia della riproduzione
allergia
trasglutaminasi
Caratterizzazione delle omologie di sequenza, strutturali e
proprietà immunologiche e funzionali delle diverse transglutaminasi
vegetali anche in relazione alla loro distribuzione filogenetica.
Autoincompatibilità stilo/stigma-polline negli alberi da frutto e
ricaduta sulla produttività. Ruolo della transglutaminasi
extracellulare come segnale molecolare e/o fattore di adesione.
Modificazioni di antigeni pollinici indotte da variazioni
climatiche in relazione alla stimolazione dell'attività
transglutaminasica. Impatto sull'allergenicità pollinica e crociata
polline-frutto. Studio dell'attività fosfolipasica e
transglutaminasica pollinica e possibile riflesso sui fenomeni di
allergenicità. Morte cellulare programmata di petali di fiori:
modificazioni post-traduzionali catalizzate da transglutaminasi,
localizzazione e ruoli dell'enzima Stress biotici ed abiotici:
coinvolgimento dell'attività transglutaminasica e fosfolipasica.
Impiego biotecnologico delle transglutaminasi su proteine di
interesse alimentare.
Le transglutaminasi sono una famiglia di enzimi coinvolti in una
serie di attività fisiologiche come conseguenza della catalisi di
diverse reazioni su substrati proteici (transamidazione,
cross-linking proteico, deamidazione sito specifica, idrolisi del
GTP, disolfuro isomerasi); in qualche caso la loro azione biologica
è dovuta a specifiche azioni non catalitiche come lo “scaffolding”
del citoscheletro per mantenere l'integrità della membrana e
l'adesione cellulare. Componenti della famiglia delle
transglutaminasi sono presenti ed attivi in tutte le parti delle
piante superiori finora esaminate suggerendo che la loro
distribuzione sia ubiquitaria nell'organismo. Una di queste forme
enzimatiche è stata sequenziata, per la prima volta nelle piante,
in questo laboratorio e i suoi ruoli sono allo studio in piante
knock-out di Arabidopsis. Fra le altre forme studiate, quelle dei
cloroplasti hanno un effetto stabilizzante e protettivo sui
fotosistemi e quelle polliniche, in particolare localizzate nelle
pareti cellulari, sono forse coinvolte nell' organizzazione e
modificazione della parete nonchè nell'interazione con l'ambiente
extracellulare. Talune di queste forme sono allo studio per
caratterizzarle dal punto di vista delle loro omologie di sequenza
e strutturali, e delle proprietà immunologiche e funzionali. Alcuni
nostri dati precedenti avevano mostrato la presenza dell'enzima
anche in alghe verdi unicellulari. Ricerche sono in corso per
verificare la distribuzione di tali forme enzimatiche in vegetali
di diverso rango tassonomico per valutarne l' ubiquitarietà in
relazione alla distribuzione filogenetica. Nello studio
sull'autoincompatibilità stilo/stigma-polline negli alberi da
frutto, si analizzerà il ruolo della transglutaminasi
extracellulare come segnale molecolare e/o fattore di adesione. Si
studieranno i prodotti della catalisi delle transglutaminasi su: 1)
proteine codificate dal locus S, come le ribonucleasi, 2) proteine
coinvolte nei meccanismi di incompatibilità come quelle del
citoscheletro, della parete e del mezzo intercellulare, 3) proteine
responsabili dell'adesione cellulare. I principali obiettivi sono:
la purificazione della transglutaminasi pollinica e la sua
caratterizzazione biochimica; stabilire un ruolo per la
transglutaminasi nella risposta di autoincompatibilità
stilo/stigma-polline nei fruttiferi, nei quali la regolazione della
compatibilità fra le specie è strettamente legata alla produzione
ed ha quindi forti implicazioni agro-economiche. Nello studio
sull'incremento dell'allergia pollinica indotto da variazioni
climatiche e inquinanti atmosferici, poiché l'attività
transglutaminasica è fortemente aumentata dagli stress, si ipotizza
che possa essere coinvolta nell'aumento dell'allergenicità di
polline esposto a stress climatico. Il meccanismo con cui la
transglutaminasi agisce, sembra consistere nella modificazione di
antigeni presenti nella parete cellulare o attraverso l'attivazione
della fosfolipasi A2, il fattore responsabile della risposta
infiammatoria umana a seguito del contatto con il polline. Nel
progetto sulla morte cellulare programmata nelle piante, poiché in
tale fenomeno vi sono aspetti ancora poco chiari, in particolare a
livello dei singoli compartimenti cellulari, la ricerca del gruppo
è tesa a chiarire il coinvolgimento dell'enzima transglutaminasi
nei fenomeni di morte analogamente a quanto avviene in sistemi
animali modello dove l'enzima è considerato un marker del fenomeno.
Il modello vegetale utilizzato è la corolla di Nicotiana tabacum in
cui presenza ed attività dell'enzima vengono studiati durante gli
stadi vitali di crescita, senescenza e morte cellulare e in
frazioni subcellulari arricchite, quali cloroplasti, pareti,
frazione solubile e microsomale. In parallelo vengono studiati gli
effetti che una classe di molecole substrato dell'enzima, le
poliamine, ha sulla modulazione della senescenza valutandone dosi e
durata di somministrazione in dipendenza dagli stadi di sviluppo
della corolla. Parte della ricerca si rivolge ad aspetti
applicativi nel settore florovivaistico, tesi a rallentare i
processi di senescenza del fiore reciso utilizzando molecole a
basso impatto ambientale. Lo studio sugli stress biotici ed
abiotici verrà condotto su piante di tabacco nelle quali si
studierà lo stress biotico quale la risposta HR indotta
dall'infezione virale e lo stress meccanico da ferita. In entrambi
i casi verrà valutata l'attività TGasica. Si studierà
comparativamente la risposta allo stress meccanico e quella indotta
dal virus, per verificare se uno o entrambi tali tipi di stress
abbiano influenza sull'attività TGasica e quindi se questi enzimi
possano essere coinvolti nei meccanismi molecolari della risposta.
Un altro filone della ricerca riguarda l'impiego biotecnologico
della transglutaminasi e l'importanza delle sue proprietà
reticolanti proteine di interesse alimentare, in particolare
prolammine e globuline; le proteine modificate verranno
utilizzate per gli impasti al fine di ottenere prodotti da forno
con proprietà organolettiche e shelf-life migliorate rispetto alle
farine non trattate con l'enzima.