Stress proteotossico in Arabidopsis thaliana: effetti sulla morfologia e sulla dinamica degli organelli

Il mantenimento dell’omeostasi proteica è fondamentale per garantire il corretto sviluppo e funzionamento di mitocondri e cloroplasti. Esso è assicurato dalla stretta coordinazione dell’espressione genica tra nucleo e organelli e dal controllo del trasporto proteico da e verso questi ultimi. Sia nei cloroplasti che nei mitocondri, inoltre, è attivo un sistema di controllo costituito da una rete di chaperoni e proteasi che assistono il ripiegamento dei polipeptidi e rimuovono le proteine danneggiate, riducendo così il carico di proteine non funzionali negli organelli. Tuttavia, quando c’è un accumulo di proteine non funzionali che va oltre la capacità di questo sistema di controllo, un’ulteriore risposta di stress viene attivata: l’Unfolded Protein Response (UPR), specifico per i mitocondri (UPRmt) e i cloroplasti (UPRchl). L’UPR ha il compito di recuperare gli organelli stressati e ripristinare la corretta omeostasi proteica. È considerato una risposta di retrograde-signalling in quanto gli organelli comunicano con il nucleo per promuovere l’espressione di geni protettivi, come chaperoni, proteasi e trasportatori di membrana che contribuiscono ad alleviare lo stress proteotossico. Le risposte UPR sono ben caratterizzate in organismi animali, mentre sono ancora poco esplorate nelle piante. Nei cloroplasti, un ruolo fondamentale nelle risposte retrograde e nell’UPRchl è svolto dalla proteina GUN-1, importante nello sviluppo e nelle risposte di stress. Nei mitocondri, invece, i meccanismi molecolari alla base dell’UPRmt sono ancora largamente sconosciuti. In questo lavoro di tesi si è investigata la correlazione tra stress proteotossico e morfologia e dinamiche di mitocondri e cloroplasti. Diversi mutanti knock-out di Arabidopsis thaliana esprimenti sonde fluorescenti sono stati selezionati per genotipizzazione. I mutanti sono stati poi analizzati tramite microscopia confocale in condizioni standard e dopo essere stati trattati con antibiotici in grado di indurre stress proteotossico e UPR in mitocondri e cloroplasti per meglio definire come la popolazione organellare si adatta e risponde allo stress.