Iodice, Alessandra (2011) Identificazione e studio di geni coinvolti nel pathway dell'α-tomatina in pomodoro. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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L’α-tomatina è un glicoalcaloide steroideo del pomodoro costituito da un aglicone (la tomatidina) di natura idrofobica e steroidea, a 27 atomi di carbonio e caratterizzato dalla presenza di un atomo di azoto che gli conferisce proprietà basiche; all'aglicone si lega una catena laterale idrofilica, tetrasaccaridica, che prende il nome di licotetraosio. L'α-tomatina si caratterizza per le sue importanti e numerose attività biologiche, agendo, in pianta, come metabolita coinvolto nei meccanismi di difesa contro un ampio spettro di agenti fitopatogeni. Inoltre, essa presenta molte proprietà farmacologico-salutistiche come, ad esempio, quella anticolesterolemica, antinfiammatoria e antitumorale. In virtù di queste sue attività biologiche, l'α-tomatina può rientrare nel novero di quei metaboliti secondari di pianta da poter utilizzare sia in campo farmacologico sia in quello agrochimico, soprattutto se si considera che, nonostante si tratti di un glicoalcaloide, la sua tossicità è molto bassa rispetto a quella di suoi analoghi strutturali come la solanina. Tuttavia, come nel caso di quasi tutti i metaboliti secondari, anche l'α-tomatina presenta bassi livelli di concentrazione in pianta, nella quale si trova in quantità, tra l'altro, molto variabili nei diversi tessuti e stadi fisiologici. Poiché il fattore limitante per l'uso delle biomolecole su larga scala è rappresentato proprio dalla loro ridotta produzione in planta, negli ultimi anni l’attenzione dei ricercatori si è concentrata sulla possibilità di incrementarne il contenuto nelle matrici organiche di partenza. Ciò presuppone la conoscenza del pathway metabolico su cui si intende intervenire, e quindi degli enzimi chiave in esso coinvolti e dei relativi geni codificanti. A dispetto delle numerose conoscenze sulle attività biologiche dell'α-tomatina, il suo pathway metabolico è ancora poco conosciuto. L'obiettivo del presente lavoro di dottorato è stato, quindi, indagare il processo anabolico e catabolico dell'α-tomatina mediante l'isolamento e lo studio di alcuni geni in essi coinvolti. Per quanto concerne lo studio dell'anabolismo, data la natura steroidea del glicoalcaloide, la nostra attenzione si è incentrata sulla biogenesi dei fitosteroli, il cui intermedio chiave è rappresentato dal 2,3-epossisqualene. Nell’ambito di questa parte del lavoro, si è quindi, proceduto al clonaggio, mediante tecniche PCR basate sull'omologia, di cinque geni (CAS1, SMT1, CYP51, FK e SMO) coinvolti nelle prime fasi della biosintesi degli steroli vegetali, all'analisi dei loro profili di espressione in diversi organi e specie selvatiche di pomodoro e alla definizione della struttura introne-esone del gene SMT1. Per quanto riguarda lo studio del catabolismo dell'α-tomatina, l’attività di ricerca si è incentrata sull'identificazione e lo studio, mediante approcci di genomica funzionale, di un gene putativamente coinvolto nel pathway di degradazione del metabolita. In conclusione, il presente lavoro di ricerca, ha contribuito ad una maggiore comprensione dei meccanismi genici che presiedono alla sintesi e alla degradazione dell'α-tomatina in planta, aprendo la strada a futuri approcci biotecnologici finalizzati alla regolazione dei pathway biochimici di questo metabolita del pomodoro dotato di interessanti proprietà biologiche.

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