Fisiologia molecolare delle piante. Coordinatore: Trost

La gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (sullo sfondo) è un esempio di enzima metabolico regolato post-traduzionalmente attraverso vari tipi di modificazioni redox a carico delle cisteine. Noi studiamo questo tipo di regolazioni metaboliche in organismi fotosintetici modello come Arabidopsis (in basso a sinistra), Chlamydomonas (al centro) e Physcomitrium (a destra).

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 Physcomitrium 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 redox dei tioli proteici (tioredossine e glutaredossine), del glutatione (glutatione reduttasi, S-nitrosoglutatione reduttasi) e dell’ascorbato (citocromi b-561).

Membri del Laboratorio

Paolo Trost, Professore Ordinario 

Francesca Sparla, Professoressa associata 

Mirko Zaffagnini, Professore Associato 

Libero Guerrieri, RTDa  

Maria Meloni, Assegnista di ricerca

Sayyeda Hira Hassan, Assegnista di ricerca

Tancredi Bin,  Assegnista di ricerca

Ginevra Marie Eloise Peppi, Dottoranda

Anna Clara Capuzzi, 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), Genomics (laurea triennale), Biology of Human and Environmental Health  (laurea triennale), Molecular and Cell Biology (laurea magistrale), Scienze e Gestione della Natura (laurea magistrale), Biotecnologie agrarie vegetali (laure 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. 238:1957-1971. https://doi.org/10.1111/nph.18823
• 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
• Tagliani, A., Rossi, J., Marchand, C. H., De Mia, M., Tedesco, D., Gurrieri, L., Meloni, M., Falini, G., Trost, P., Lemaire, S. D., Fermani, S., & Zaffagnini, M. (2021). Structural and functional insights into nitrosoglutathione reductase from Chlamydomonas reinhardtii. Redox biology, 38, 101806. https://doi.org/10.1016/j.redox.2020.101806
• 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