Nucleotidi ciclici

Obiettivi del progetto

L’obiettivo generale del progetto di ricerca è la caratterizzazione molecolare delle vie di signalling dipendenti da cNMP, attivate in pianta dall’attacco patogeno in pianta. Ad oggi sono noti numerosi processi fisiologici in cui sono coinvolti cGMP e cAMP, tuttavia i meccanismi con cui si attua la trasduzione del segnale cGMP- o cAMP-dipendente sono ancora poco conosciuti in pianta. In questo progetto si sta indagando il ruolo di questi due nucleotidi ciclici nella via di signalling indotta da infezione con patogeno avirulento Pseudomonas syringae in piante di Arabidopsis thaliana.

Poiché nelle piante non sono tuttora stati identificati gli enzimi responsabili della sintesi e degradazione dei cNMP il ruolo di questi secondi messaggeri è stato studiato esclusivamente mediante approccio farmacologico. Il punto di partenza di questo progetto è la produzione di piante geneticamente modificate che presentino livelli alterati di nucleotidi ciclici. In particolare vengono prodotte piante che sovra-esprimono la guanilato ciclasi o la fosfodiesterasi di mammifero, per alterare i livelli di cGMP e piante che esprimono una proteina chimerica, chiamata “cAMP-sponge” (cSA) che provoca la riduzione dei livelli di questo nucleotide ciclico.

Le piante con alterati livelli di cNMPs vengono infettate con patogeno avirulento per identificare le vie di signalling dipendenti da cNMPs coinvolte nella risposta di difesa al patogeno. Nell’ambito del signalling vengono analizzate le variazioni di Ca2+, H2O2 e cNMP e le alterazioni dello stato redox cellulare. A tale scopo sono utilizzate piante che esprimono sonde fluorescenti geneticamente codificate specifiche per il Ca2+ (Cameleon) o per l' H2O2 (HyPer). Per l’analisi delle dinamiche di Ca2+ e H2O2 in risposta all'attacco patogeno ed in presenza di diversi livelli di cNMP piante esprimenti la sonda Cameleon o la sonda HyPer vegnono incrociate con le piante ingegnerizzate con diversi livelli di cNMP. Questa serie di esperimenti dà la possibilità di comprendere come il cAMP e il cGMP possano determinare una variazione delle dinamiche di altri secondi messaggeri, permettendo così di capire le interrelazioni tra queste importanti molecole di signalling.

Inoltre sono in corso studi per l’identificazione di possibili variazioni del metabolismo energetico, delproteoma e fosfoproteoma e del trascrittoma. I risultati di questo progetto permettono di identificare geni e prodotti genici coinvolti nelle vie del signalling della risposta di difesa. La comprensione delle dinamiche di secondi messaggeri quali il Ca2+ e l' H2O2 nel citoplasma permette di valutare come l’azione dei diversi secondi messaggeri ne orchestri il comportamento. Capire quali azioni biologiche siano specificamente attribuibili ai nucleotidi ciclici (cAMP e cGMP) e i meccanismi di trasduzione del segnale da questi regolati, rappresenta una sfida nello studio della trasduzione del segnale delle piante.

Comprendere quali azioni biologiche siano specificamente attribuibili ai nucleotidi ciclici (cAMP e cGMP) e i meccanismi di trasduzione del segnale da questi regolati, rappresenta una sfida nello studio della trasduzione del segnale delle piante in risposta a stress biotici o abiotici. Ad oggi sono noti numerosi processi fisiologici in cui sono coinvolti cGMP e cAMP, tuttavia i meccanismi con cui si attua la trasduzione del segnale cGMP- o cAMP-dipendente sono ancora poco conosciuti. Pertanto obiettivo finale del progetto è avere una visione di insieme del ruolo svolto dai cNMP nella regolazione degli altri secondi messaggeri e dei target molecolari a valle attraverso l’integrazione dei dati ottenuti e l'analisi dettagliata e temporale degli eventi molecolari che si osservano in risposta all’attacco da patogeno.

Data di inizio e fine

08/03/2012 - 08/03/2015 (probabile proroga di 6 mesi)

Responsabile del progetto

Vittoria Locato – Ricercatrice Universitaria

Istituzione coordinatrice del progetto

Università degli Studi di Milano

Altre Istituzioni coinvolte

• Università degli Studi di Verona

• CNR di Bari

Fonte/i di finanziamento

Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca