Ruolo della ferritina mitocondriale come “iron-storage protein” in radici di Cucumis sativus L.

Nelle piante, il ferro (Fe) è un elemento essenziale per la funzionalità del cloroplasto e del mitocondrio. Tuttavia un eccessivo contenuto di ferro in tali organelli può determinare l’induzione di uno stress ossidativo. La ferritina è una proteina in grado di accumulare atomi di ferro ed è coinvolta nel processo di omeostasi del ferro in entrambi gli organelli; infatti essa è localizzata prevalentemente nei cloroplasti (come noto da molti anni) ma anche nei mitocondri. La recente caratterizzazione dei mutanti di Arabidopsis atfer4 knock-out per l’isoforma di ferritina a localizzazione mitocondriale ha evidenziato un putativo ruolo di tale ferritina come molecola segnale, oltre alla sua ben nota funzione di deposito del ferro. Il traffico cellulare del ferro è compromesso nelle cellule eterotrofe mutanti atfer4 [2] ma non nel piante atfer4; tele evidenza pone il quesito se il ruolo di AtFer4 osservato in cellule eterotrofe possa essere legato ad una funzione ancestrale della ferritina mitocondriale che potrebbe aver subito, durante l’evoluzione delle piante superiori, una perdita del suo ruolo di controllo dell’omeostasi del ferro a vantaggio di altre vie regolatrici. Scopo di questo lavoro è di valutare se la ferritina mitocondriale funzioni realmente come proteina di immagazzinamento del ferro in radici di Cucumis sativus, e quindi se i monomeri caratterizzanti la ferritina possano realmente assemblarsi nel complesso multimerico a “gabbia” capace di immagazzinare ferro in forma ossidata Fe (III). A tal scopo, piante di cetriolo sono state allevate in coltura idroponica a diverse concentrazioni di ferro (Fe carenza, Fe sufficienza, eccesso di Fe) e successivamente è stata estratta dalle radici la frazione arricchita in mitocondri. Attraverso l’analisi di western blots (condizioni denaturanti) che di elettroforesi native (non denaturanti) è stato possibile osservare che la ferritina, come proteina monomerica, è presente in quantità maggiore in mitocondri estratti da piante allevate in eccesso di Fe rispetto a quelle Fe sufficienti mentre essa è assente in piante allevate in ferro carenza; lo stesso andamento si riscontra inoltre per il complesso multimerico (24-mero) della ferritina associato all’accumulo di Fe(III), come mostrato dall’analisi elettroforetica in condizioni native accoppiato con la colorazione del ferro (Prussian blue stain). Questi risultati suggeriscono che la ferritina localizzata a livello dei mitocondri è realmente funzionante come ”iron-storage protein” in radici di cetriolo. Attualmente è in corso lo studio funzionale dell’interazione tra ferritina e la “iron chaperone protein” frataxina nei mitocondri di Arabidopsis