Interazione pianta-patogeno: studio del “cross-talk” molecolare tra piante e funghi fitopatogeni

Gruppo di lavoro

• Prof. Giancarlo Ranalli (Università degli Studi del Molise);
• Prof.ssa Gabriella Saviano (Università degli Studi del Molise);
• Prof.ssa Maria Iorizzi (Università degli Studi del Molise).

Descrizione

L’attività di ricerca del Prof. Caprari riguarda principalmente lo studio del “cross-talk” molecolare tra funghi fitopatogeni e organismi vegetali. La resistenza delle piante ai patogeni dipende da un complesso scambio di segnali tra i due organismi che porta all’elicitazione, nella pianta, di una serie di risposte di difesa. Alla base delle risposte di difesa delle piante vi è un processo di riconoscimento che è mediato dall’interazione tra segnali prodotti dal patogeno (elicitori) e molecole sensori complementari presenti nella pianta. Il sistema studiato dal Prof. Caprari è quello delle endopoligalatturonasi (PG) fungine e degli inibitori proteici di endopoligalatturonasi (PGIP) vegetali. La PG è una importante componente dell’arsenale enzimatico utilizzato dai funghi fitopatogeni durante l’infezione; esse idrolizzano l’omogalatturonano della parete cellulare vegetale causando la macerazione del tessuto e fornendo nutrienti per il fungo durante i primi stadi della patogenesi. Numerose prove sperimentali indicano che l’attivazione delle risposte di difesa della pianta può essere mediata dall’interazione della PG con un inibitore proteico vegetale localizzato nella parete e denominato PGIP (Polygalacturonase-lnhibiting Protein). È stato mostrato che la PGIP è capace di legare specificamente e reversibilmente la PG; la formazione del complesso PG-PGIP determina il rilascio a livello della parete cellulare di oligogalatturonidi (OG) responsabili della induzione delle risposte di difesa. Concetti di PAMPs e DAMPs dell’immunità innata delle piante.

L’attività di ricerca del Prof. Caprari si articola nei seguenti punti:

1. espressione ed analisi di enzimi CWDE e mutati in Pichia pastoris;
2. espressione in P. pastoris del gene codificante la Cellobiosio ossidasi di Arabidopsis thaliana, un enzima coinvolto nell’attivazione dell’immunità innata delle piante, e sviluppo del relativo saggio enzimatico;
3. sviluppo di A. thaliana esprimenti promotori di specifici fattori trascrizionali coinvolti nello sviluppo di radici secondarie;
4. effetti biologici ed attività antiossidante di oli essenziali su funghi fitopatogeni.

Impatto

Essendo una ricerca di base, essa si propone di studiare sia i meccanismi dell’interazione ospite-patogeno che di valutare il ruolo diretto e/o indiretto degli enzimi CWDE nell’immunità innata vegetale. I risultati che sono stati raggiunti tramite approcci molecolari di biochimica (attività enzimatiche e cinetiche di inibizione) e biologia molecolare (studi strutturali medianti raggi X e analisi struttura-funzione) hanno permesso di caratterizzare gli enzimi CWDE come fattori di patogenicità dei funghi fitopatogeni. Inoltre, tali studi hanno permesso di caratterizzare una classe di “profili molecolare associati al danno” (DAMP) derivati dalla digestione parziale dell’omogalatturonano della pectina.

Pubblicazioni