Ricostruzione tridimensionale, mediante tomografia, delle modificazioni ultrastruturali di mitocondri indotte da una carenza di Fe in Cucumis sativus L

La disponibilità di ferro condiziona il ciclo vitale delle piante. Infatti, il Fe è un elemento essenziale per la crescita e lo sviluppo in quanto importante cofattore nei processi fotosintetici e respiratori. Data l’importanza che i mitocondri ricoprono nella cellula si è ipotizzato che essi possano essere coinvolti in un meccanismo di percezione e trasduzione del segnale in condizioni di Fe carenza [1]. La caratterizzazione delle modificazioni indotte da Fe carenza a carico dei mitocondri potrebbe fornire informazioni utili per comprendere i meccanismi che regolano l’omeostasi del Fe nelle piante. In questo lavoro sono stati caratterizzati i cambiamenti dell’ultrastruttura mitocondriale in foglie di piante di cetriolo allevate in presenza (+Fe) e in assenza (-Fe) di Fe. L’ultrastruttura mitocondriale è stata osservata tramite microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e tomografia elettronica che consentono di ottenere un modello di ricostruzione 3D delle strutture cellulari. Queste analisi hanno permesso di osservare che: i) nei tessuti fogliari la conformazione morfologica dei mitocondri appare conforme al modello noto come cristae junction model (in cui le creste si presentano come vescicole all’interno della matrice); ii) la carenza di Fe altera sia il numero che il volume delle creste rispetto alla condizione +Fe. I cambiamenti ultrastrutturali osservati nei mitocondri –Fe riflettono uno stato metabolico caratterizzato da una rallentata attività della catena respiratoria rispetto a mitocondri +Fe. L' analisi western blot su frazioni purificate ha permesso di osservare in mitocondri –Fe cambiamenti significativi nell’espressione di alcune proteine appartementi alla catena respiratoria rispetto a quelli controllo. La caratterizzazione sia delle variazioni ultrastrutturali che funzionali dei mitocondri indotte da Fe carenza rappresenta un approccio efficace per comprendere il ruolo di questi organelli nella risposta della pianta a tale stress nutrizionale. [1] Vigani et al., (2013). Trends Plant Sci., 18 : 305-311