Negli ultimi anni, la ampia disponibilità di informazioni genetiche resa possibile dal sequenziamento del genoma di Vite e l'applicazione di analisi trascrittomiche e proteomiche sullo sviluppo del frutto, hanno contribuito in maniera rilevante alla comprensione di aspetti molecolari, biochimici e fisiologici che controllano la maturazione. Allo stesso tempo questi risultati hanno mostrato quanto sia necessario valutare i risultati delle ricerche alla luce della rilevante eterogeneità del genere Vitis e dello spiccato condizionamento della pressione ambientale, oltre alle interazioni tra questi fattori e gli stadi di sviluppo. Inoltre è assolutamente raccomandabile considerare separatamente il contributo delle strutture che la compongono (buccia, polpa, tessuti conduttori e semi) piuttosto che esaminare l’intero acino perché, oltre a perdere importanti informazioni, si potrebbe incorrere nel rischio di valutazioni generalizzate erronee. Tra i fattori che più distinguono le bacche di varie cultivar sono da annoverare presenza, quantità ed interazione dei metaboliti secondari e l'effetto che le loro biosintesi possono determinare sul metabolismo cellulare. Per approfondire questi aspetti, la buccia è probabilmente il tessuto più importante, dato che è la parte più esposta alla pressione ambientale, essendo la componente più esterna, ed è la sede esclusiva della formazione di molti metaboliti (per molte cultivar, ad esempio, degli antociani). In un precedente lavoro condotto sulla cultivar a bacca nera Barbera (Negri et al., 2008), abbiamo osservato che tra le proteine che maggiormente contribuivano a mutare il pattern proteico di buccia durante la maturazione, un numero rilevante era costituito da enzimi associati al metabolismo primario. In particolare abbiamo ipotizzato che potesse essere richiesta un'attivazione di parti del pathway glicolitico - considerato inattivo con il procedere della maturazione in alcuni passati lavori condotti su bacca intera - e del ciclo di Krebs al fine di contribuire a sostenere le biosintesi di metaboliti secondari. Al fine di approfondire tali aspetti, il presente lavoro è stato orientato allo studio del proteoma delle bucce di quattro cultivar a diverso contenuto di antociani (Riesling Italico, Pinot Grigio, Pinot Nero, Croatina) raccolte a maturità durante due seguenti vendemmie. Per avere un quadro più dinamico, a tali analisi 2-DE/LC-ESI-MS/MS sono state associate misurazioni dei livelli di circa 60 metaboliti coinvolti in processi del metabolismo primario attraverso tecniche di GC-MS in modalità "Selected Ion Monitoring" (SIM). Attraverso l’analisi discriminante lineare del dataset relativo al proteoma dei vitigni è stato possibile osservare come tra le variabili che avevano maggior potere discriminante vi fossero proteine coinvolte nella risposta a stress e, soprattutto, enzimi legati a glicolisi e ciclo di Krebs. Per molti di questi ultimi, in particolare, era possibile osservare una stretta associazione tra i livelli di abbondanza e il contenuto di antociani della cultivar. La parallela analisi metabolomica, inoltre, metteva in luce come, nel generale quadro di fine regolazione che caratterizza queste vie, le quantità di alcuni metaboliti-chiave (es. acido piruvico) riflettevano quanto emerso a livello proteico, suggerendo complessivamente che rilevanti biosintesi di metaboliti secondari come gli antociani potrebbero avere un impatto notevole sui flussi metabolici relativi al metabolismo primario.

Un approccio integrato proteomico/metabolomico nello studio di uve a diverso contenuto di antociani / A.S. Negri, B. Prinsi, M. Cocucci, O. Failla, A. Scienza, L. Espen. ((Intervento presentato al 30. convegno Convegno Nazionale Società Italiana di Chimica Agraria tenutosi a Milano nel 2012.

Un approccio integrato proteomico/metabolomico nello studio di uve a diverso contenuto di antociani

A.S. Negri
Primo
;
B. Prinsi
Secondo
;
M. Cocucci;O. Failla;A. Scienza
Penultimo
;
L. Espen
Ultimo
2012

Abstract

Negli ultimi anni, la ampia disponibilità di informazioni genetiche resa possibile dal sequenziamento del genoma di Vite e l'applicazione di analisi trascrittomiche e proteomiche sullo sviluppo del frutto, hanno contribuito in maniera rilevante alla comprensione di aspetti molecolari, biochimici e fisiologici che controllano la maturazione. Allo stesso tempo questi risultati hanno mostrato quanto sia necessario valutare i risultati delle ricerche alla luce della rilevante eterogeneità del genere Vitis e dello spiccato condizionamento della pressione ambientale, oltre alle interazioni tra questi fattori e gli stadi di sviluppo. Inoltre è assolutamente raccomandabile considerare separatamente il contributo delle strutture che la compongono (buccia, polpa, tessuti conduttori e semi) piuttosto che esaminare l’intero acino perché, oltre a perdere importanti informazioni, si potrebbe incorrere nel rischio di valutazioni generalizzate erronee. Tra i fattori che più distinguono le bacche di varie cultivar sono da annoverare presenza, quantità ed interazione dei metaboliti secondari e l'effetto che le loro biosintesi possono determinare sul metabolismo cellulare. Per approfondire questi aspetti, la buccia è probabilmente il tessuto più importante, dato che è la parte più esposta alla pressione ambientale, essendo la componente più esterna, ed è la sede esclusiva della formazione di molti metaboliti (per molte cultivar, ad esempio, degli antociani). In un precedente lavoro condotto sulla cultivar a bacca nera Barbera (Negri et al., 2008), abbiamo osservato che tra le proteine che maggiormente contribuivano a mutare il pattern proteico di buccia durante la maturazione, un numero rilevante era costituito da enzimi associati al metabolismo primario. In particolare abbiamo ipotizzato che potesse essere richiesta un'attivazione di parti del pathway glicolitico - considerato inattivo con il procedere della maturazione in alcuni passati lavori condotti su bacca intera - e del ciclo di Krebs al fine di contribuire a sostenere le biosintesi di metaboliti secondari. Al fine di approfondire tali aspetti, il presente lavoro è stato orientato allo studio del proteoma delle bucce di quattro cultivar a diverso contenuto di antociani (Riesling Italico, Pinot Grigio, Pinot Nero, Croatina) raccolte a maturità durante due seguenti vendemmie. Per avere un quadro più dinamico, a tali analisi 2-DE/LC-ESI-MS/MS sono state associate misurazioni dei livelli di circa 60 metaboliti coinvolti in processi del metabolismo primario attraverso tecniche di GC-MS in modalità "Selected Ion Monitoring" (SIM). Attraverso l’analisi discriminante lineare del dataset relativo al proteoma dei vitigni è stato possibile osservare come tra le variabili che avevano maggior potere discriminante vi fossero proteine coinvolte nella risposta a stress e, soprattutto, enzimi legati a glicolisi e ciclo di Krebs. Per molti di questi ultimi, in particolare, era possibile osservare una stretta associazione tra i livelli di abbondanza e il contenuto di antociani della cultivar. La parallela analisi metabolomica, inoltre, metteva in luce come, nel generale quadro di fine regolazione che caratterizza queste vie, le quantità di alcuni metaboliti-chiave (es. acido piruvico) riflettevano quanto emerso a livello proteico, suggerendo complessivamente che rilevanti biosintesi di metaboliti secondari come gli antociani potrebbero avere un impatto notevole sui flussi metabolici relativi al metabolismo primario.
uva; antociani; metabolismo primario; 2-DE; GC-SIM-MS
Settore AGR/13 - Chimica Agraria
Un approccio integrato proteomico/metabolomico nello studio di uve a diverso contenuto di antociani / A.S. Negri, B. Prinsi, M. Cocucci, O. Failla, A. Scienza, L. Espen. ((Intervento presentato al 30. convegno Convegno Nazionale Società Italiana di Chimica Agraria tenutosi a Milano nel 2012.
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