Laboratorio di Fisiologia Vegetale
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Attività Scientifica
Regolazione dell’H+-ATPasi delle membrane plasmatiche vegetali
Biodiversità vegetale: analisi proteomica
Le 14-3-3 sono una classe di proteine altamente conservate negli eucarioti.
Esse regolano numerosi processi attraverso l’interazione fosforilazione-dipendente
con una serie di proteine-bersaglio. Nelle piante, sono state attribuite
alle proteine 14-3-3 numerose funzioni, come la regolazione del metabolismo
primario, del trasporto ionico, del “trafficking” cellulare
e della trascrizione genica.
L’attività di ricerca del nostro laboratorio è volta
sia allo studio del meccanismo di regolazione di proteine bersaglio da
parte delle proteine 14-3-3, sia all’identificazione di nuove funzioni
svolte dalle proteine 14-3-3 nelle piante. A tale scopo sono state prodotte
piante transgeniche (tabacco e pomodoro) con livelli alterati di proteine
14-3-3. Le piante transgeniche sono quindi analizzate sia a livello fenotipico
che a livello della risposta a diversi stress, sia di tipo biotico che
abiotico.
Sono inoltre studiate le possibili implicazioni che tali piante possono
avere a livello biotecnologico.
Il ruolo delle proteine 14-3-3 viene anche studiato a livello molecolare
mediante l’identificazione di nuove proteine-bersaglio. Recentemente,
tramite uno screening di proteine di mais, è stata clonata una
MAP chinasi in grado di legare le proteine 14-3-3. Attualmente è
in corso la caratterizzazione biochimica e lo studio del significato fisiologico
di tale interazione.
Regolazione dell’H+-ATPasi delle membrane plasmatiche vegetali
L’H+-ATPasi di plasmalemma è la principale pompa ionica
presente sulla membrana plasmatica delle cellule vegetali; il gradiente
elettrochimico generato attraverso la membrana plasmatica fornisce la
forza motrice per meccanismi di trasporto secondario e per il mantenimento
del turgore cellulare. Numerosi fondamentali processi fisiologici, come
l’apertura degli stomi, il caricamento del floema e l’assunzione
di ioni a livello della radice, dipendono dalla regolazione dell’attività
dell’H+-ATPasi.
Nel nostro laboratorio viene studiato il meccanismo di regolazione dell’H+-ATPasi.
La ricerca svolta ha permesso di identificare le 14-3-3 come proteine
attivatrici dell’enzima. La ricerca attuale verte sulla comprensione
dei meccanismi molecolari dell’interazione e, in particolare, sulla
identificazione dei domini delle proteine 14-3-3 e dell’H+-ATPasi
coinvolti nell’interazione.
Inoltre viene anche studiato il meccanismo d’azione della fusicoccina,
una tossina fungina in grado di attivare in maniera irreversibile la pompa
protonica attraverso la stabilizzazione dell’interazione tra le
proteine 14-3-3 e l’H+-ATPasi.
Biodiversità vegetale: analisi proteomica.
La maturazione dei frutti è un fenomeno fisiologico complesso, peculiare delle piante, il quale ha un impatto rilevante sulla nutrizione umana e animale. Tra i frutti carnosi e climaterici, il pomodoro è diventato un sistema modello, sia a causa della sua importanza come specie agronomica, che a caratteristiche genetiche e agronomiche favorevoli. Una migliore comprensione del processo di maturazione nel pomodoro è altamente desiderabile anche per le possibilità di manipolazioni genetiche mirate al miglioramento delle caratteristiche organolettiche, nutrizionali e di conservazione del frutto. Nell’ambito di uno studio integrato, secondo diverse metodiche, del potenziale di biodiversità di alcuni ecotipi di pomodoro campani, è stata realizzata l’analisi proteomica del processo di maturazione nel pomodoro. Tale lavoro ha consentito di identificare numerose proteine presenti nei vari stadi di maturazione del frutto del pomodoro S. Marzano rispetto a una varietà considerata di riferimento ed associabili a diversi importanti processi fisiologici. L’analisi comparativa dei diversi ecotipi di pomodoro nel processo di maturazione consentirà di individuare marcatori molecolari della biodiversità e del processo di maturazione.
