Fisiologia molecolare delle piante. Coordinatore: Trost

Temi di ricerca del gruppo

Metabolismo del carbonio

Il progetto è focalizzato sullo studio di diversi pathway del metabolismo del carbonio (ciclo di Calvin-Benson, degradazione dell’amido primario, glicolisi e fermentazione alcolica). Lo scopo della ricerca è quello di chiarire come le modificazioni redox post-traduzionali regolino le funzioni enzimatiche, la formazione di complessi supramolecolari e i fenomeni di aggregazione proteica che possono influire sulla proteostasi cellulare. Le ricerche comprendono analisi fisiologiche su piante di Arabidopsis thaliana e studi biochimico/strutturali su proteine ricombinanti.

Omeostasi redox

Glutatione e ascorbato sono i principali regolatori dell’omeostasi redox delle cellule vegetali. Il glutatione inoltre regola importanti modificazioni redox del proteoma come la S-glutationilazione e la S-nitrosilazione. Il progetto prevede l’uso di organismi modello quali l’alga unicellulare Chlamydomonas reinhardtii, la briofita Pyschomitrella patens e la pianta superiore Arabidopsis thaliana per studiare la funzionalità di sistemi enzimatici, solubili e transmembrana, coinvolti nell’omeostasi redox cellulare durante lo sviluppo e in condizioni di stress. Gli studi in vivo, anche con organismi transgenici, sono affiancati all’analisi in vitro di proteine essenziali per l’omeostasi dei tioli proteici (tioredossine e glutaredossine), del glutatione (glutatione reduttasi, S-nitrosoglutatione reduttasi) e dell’ascorbato (citocromi b-561).

Microalghe e riutilizzo di scarti industriali

Il progetto, finanziato dal Programma Operativo Nazionale (PON RI 2014-2020) del Ministero dell’Istruzione, svolge attività di ricerca nell’ambito della sostenibilità economica ed ambientale. Lo studio ha come scopo l’utilizzo di sistemi microalgali e cianobatterici per la depurazione delle acque reflue derivanti dall’industria alimentare. La biodiversità e flessibilità metabolica offerta dalle microalghe rende questi organismi fotosintetici particolarmente interessanti anche nella produzione di prodotti naturali ad alto valore aggiunto.

Membri del Laboratorio

Paolo Trost, Professore Ordinario (e-mail)

Francesca Sparla, Professoressa associata (e-mail) 

Mirko Zaffagnini, Professore Associato (e-mail)

Libero Guerrieri, RTDa  (e-mail)

Maria Meloni, Dottoranda

Rachele Ingrisano, Dottoranda

Edoardo Tosato, Dottorando

Ginevra Marie Eloise Peppi, Dottoranda

Progetti di internato

Ogni anno accademico il laboratorio di Fisiologia Molecolare delle Piante mette a disposizione, preferenzialmente per gli studenti dei Corsi di Studio in Scienze Biologiche (laurea triennale), Biotecnologie (laurea triennale), Biologia Molecolare e Cellulare (laurea magistrale) e Scienze e Gestione della Natura (laurea magistrale), 9 posti di tirocinio per i Corsi di Studio triennali e 3 posti di tirocinio per i Corsi di Studio magistrali.

Pubblicazioni significative

• Gradogna A, Lagostena L, Beltrami S, Tosato E, Picco C, Scholz-Starke J, Sparla F, Trost P, Carpaneto A. (2023) Tonoplast cytochrome b561 is a transmembrane ascorbate-dependent monodehydroascorbate reductase: functional characterization of electron currents in plant vacuoles. New Phytol. 238(5):1957-1971.  https://doi.org/10.1111/nph.18823
• Bagnato L, Tosato E, Gurrieri L, Trost P, Forlani G, Sparla F. (2023) Arabidopsis thalianaSucrose Phosphate Synthase A2 Affects Carbon Partitioning and Drought Response. Biology (Basel) 6;12(5):685.  https://doi.org/10.3390/biology12050685
• Gurrieri L, Fermani S, Zaffagnini M, Sparla F, Trost P. (2021) Calvin-Benson cycle regulation is getting complex. Trends Plant Sci. 26(9):898-912. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.03.008
• Zaffagnini, M., Marchand, CH., Malferrari, M., Murail, S., Bonacchi, S., Genovese, D., Montalti, M., Venturoli, G., Falini, G., Baaden, M., Lemaire, S.D., Fermani, S., Trost, P. (2019) “Glutathionylation primes soluble glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase for late collapse into insoluble aggregates”. Proc Natl Acad Sci U S A. 116 (51):26057–26065. https://www.pnas.org/content/116/51/26057.long
• Gurrieri L., Del Giudice A., Demitri N., Falini G., Pavel N.V., Zaffagnini M., Polentarutti M., Crozet P., Marchand C.H., Henri J., Trost P., Lemaire S.D., Sparla F., Fermani S. (2019) “Arabidopsis and Chlamydomonas phosphoribulokinase crystal structures complete the redox structural proteome of the Calvin-Benson cycle”. Proc Natl Acad Sci U S A. 16;116(16) 8048-8053. https://www.pnas.org/content/116/16/8048.long