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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/10761/3845

Data: 29-gen-2018
Autori: Di Rosa, Maria Carmela
Titolo: Caratterizzazione del ruolo della Superossido Dismutasi 1 (SOD1) in relazione al metabolismo mitocondriale
Abstract: La superossido dismutasi (SOD) è un enzima antiossidante, presente in tutti gli eucarioti, che svolge la funzione di difendere la cellula dall anione superossido. Nonostante siano state descritte 3 isoforme diverse, la Cu-Zn SOD, o SOD1 è l isoforma più abbondante nel citosol. Negli ultimi anni l interesse verso lo studio di questa proteina è cresciuto sempre di più, dal momento che diverse mutazioni della proteina sono state ritrovate in tessuti di pazienti affetti da sclerosi laterale amiotrofica (SLA), una patologia neurodegenerativa, che colpisce i motoneuroni del sistema nervoso. Oltre alla funzione antiossidante, sono state descritte altre funzioni per la proteina SOD1. Nel lievito S.cerevisiae, SOD1 è coinvolta nella regolazione della repressione del metabolismo mitocondriale, in quanto la cellula che cresce su glucosio utilizza quasi esclusivamente la fermentazione per la produzione di energia, reprimendo la respirazione ossidativa. Inoltre recentemente è stato dimostrato che SOD1 può agire da attivatore della trascrizione di geni coinvolti nella difesa allo stress ossidativo e nella riparazione del DNA. Il metabolismo respirativo che avviene all interno del mitocondrio, è in gran parte favorito dalla presenza della proteina VDAC1 (Voltage Dependent Anion Channel). Essa, localizzata sulla membrana mitocondriale esterna, assicura la sua permeabilità, favorendo gli scambi di metaboliti e ioni tra il mitocondrio e il citosol. In S.cerevisiae la delezione del gene che codifica per questa proteina (ceppo ?por1) causa scompensi nella funzionalità del mitocondrio, a tal punto che la cellula non è più in grado di crescere e riprodursi utilizzando il glicerolo come fonte di carbonio, proprio perché non è in grado di effettuare la respirazione mitocondriale. Tale difetto, può essere recuperato dall espressione eterologa di proteine omologhe appartenenti a specie diverse, tra cui quella umana, a conferma della conservazione della proteina durante il processo evolutivo. Alla luce delle evidenze descritte, in questo lavoro è stata posta l attenzione sulla funzione che la SOD1 svolge all interno del metabolismo mitocondriale mediato da VDAC1 per comprendere il delicato ruolo di cooperazione svolto dalle due proteine all interno della cellula. È importante precisare l origine e il modo con cui è stato ottenuto il ceppo protagonista di questa tesi di dottorato, ovvero il ceppo ?por1 che esprime la proteina umana SOD1. Questo ceppo, era stato generato come il controllo di un esperimento in cui ?por1 era stato trasformato contemporaneamente con le sequenze codificanti la proteina umana VDAC1 e la proteina SOD1 wild type o mutanti coinvolti nella SLA. Attraverso l osservazione e lo studio del ceppo co-trasformato si voleva studiare l effetto che le proteine SOD1 mutanti avevano sul metabolismo mitocondriale mediato da VDAC1, al fine di individuare una possibile interazione funzionale tra le due proteine. La successiva analisi fenotipica del ceppo controllo ?por1 trasformato con hSOD1 umana ha permesso di osservare un inattesa e sorprendente ripresa della crescita su glicerolo, che ha subito dato avvio alla ricerca del meccanismo coinvolto. Gli studi scaturiti, dimostrano che l espressione di hSOD1 recupera la funzionalità mitocondriale del ceppo ?por1, modulando l espressione delle proteine della membrana mitocondriale esterna e incrementando la quantità dei mitocondri e le copie di mt-DNA. Tale ceppo, inoltre, presenta un caratteristico rimodellamento della struttura della parete cellulare, che la rende più resistente all azione di agenti chimici. Infine è stata caratterizzata l isoforma yVDAC2, risultata la più espressa tra le proteine ß-barrel della membrana mitocondriale esterna nel ceppo ?por1 trasformato con hSOD1. Questa proteina, ad oggi poco conosciuta, si è rivelata in grado di formare canali in membrane lipidiche artificiali seppur con qualche differenza rispetto all isoforma principale yVDAC1.
InArea 05 - Scienze biologiche

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