Proteomica dei profili di membrana di diverse frazioni cellulari in radici di mais

La radice ha un ruolo chiave nell’adattamento della pianta alle diverse fonti nutrizionali presenti nel suolo. La percezione, l’assorbimento dei soluti e la loro compartimentazione coinvolgono numerose classi proteiche localizzate sulle membrane dei comparti cellulari. L’applicazione della proteomica ha contribuito alla descrizione su larga-scala dei processi metabolici coinvolti nelle risposte radicali alle condizioni nutrizionali. Tuttavia, le informazioni sui proteomi di membrana risultano ancora frammentarie. Le proteine di membrana sono infatti idrofobiche e presenti in bassa concentrazione, proprietà che rendono particolarmente difficile la loro caratterizzazione. La proteomica subcellulare, ovvero lo studio del proteoma in comparti cellulari isolati, è stato recentemente proposto come approccio in grado di incrementare l’efficacia analitica e risolvere tali limitazioni. L’obiettivo del presente lavoro è stato quello di ottimizzare un protocollo per l’arricchimento delle frazioni di membrana di diversi comparti di cellule radicali, in piante di mais (Zea mays L.). L’applicazione combinata di tecniche di centrifugazione differenziale e di ripartizione in fase acquosa ha permesso l’arricchimento di quattro distinte frazioni di membrana: la frazione microsomale, il sistema di endomembrane, le membrane degli organelli, e il plasmalemma. La qualità dei profili proteici ottenuti e l’efficienza di arricchimento sono stati valutati attraverso approcci elettroforetici e di spettrometria di massa GeLC-MS/MS (Gel Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) e messi a confronto con un profilo proteico completo. Il metodo applicato ha permesso di identificare, localizzare e quantificare un totale di 1072 proteine, mostrando una buona capacità di arricchimento dei sub-proteomi. Durante le fasi di frazionamento si è infatti osservato un incremento delle specificità del profilo. In termini quantitativi, questo parametro si è assestato al 32% per la frazione microsomale, al 50% per le endomembrane, con prevalenza di proteine localizzate nel tonoplasto e nel RE (52%), al 61% per le proteine di membrana degli organelli, con prevalenza del mitocondrio (82%) e, infine, al 57% per le proteine di plasmalemma. Nel complesso, l’approccio analitico sviluppato appare un valido strumento per futuri studi proteomici rivolti a caratterizzare le interazioni metaboliche fra i vari comparti cellulari, coinvolte nell’adattamento radicale alle condizioni nutrizionali in piante di mais.