Quaderni dei Georgofili

Meccanismi di regolazione redox nel cloroplasto

Mirko Zaffagnini; Nastasia Di Giacinto; Paolo Trost

Accademia dei Georgofili
Pagine: 18
Collana: Quaderni dei Georgofili
Contenuto in: Il cloroplasto e la ricerca biologica per la produzione di cibo ed energia

Copyright 2012 Accademia dei Georgofili

La regolazione luce-dipendente dell’attività di diversi enzimi dei cloroplasti è un meccanismo di regolazione redox piuttosto noto che coinvolge le tioredossine (Trx) e le reazioni di scambio ditiolo/disolfuro con enzimi bersaglio. Un secondo tipo di modificazione redox post-traduzionale, denominata glutationilazione, sta emergendo in questi anni come ulteriore meccanismo di regolazione attivo nelle piante e in particolare nei cloroplasti. In questo studio, dopo aver introdotto le basi molecolari della regolazione redox, verrà presentato il sistema delle tioredossine dei cloroplasti con dettagli sui suoi componenti e sulla rivoluzione genomica e proteomica che ha permesso di identificare ulteriori classi di tioredossine e nuove potenziali proteine bersaglio. In seguito, si parlerà della glutationilazione proteica al fine di individuarne i meccanismi molecolari e il suo ruolo come meccanismo di regolazione redox degli enzimi cloroplastici. Infine, verrà discussa l’interazione tra la regolazione Trx-dipendente e quella mediata dalla glutationilazione all’interno dei cloroplasti, con particolare enfasi sulla regolazione redox del ciclo di Calvin-Benson.

Abstract

Light-dependent modulation of chloroplast enzyme activities is a well established mechanism of redox regulation that involves thioredoxins (Trxs) and dithiol/disulfide exchange reactions. Recently, another post-translational redox modification, termed glutathionylation, is emerging as an additional mechanism of redox regulation in plants and in chloroplast in particular. In this study, we first introduce the molecular basis of redox regulation and present the chloroplastic thioredoxin system from its discovery to the genomic and proteomic revolution that allowed the identification of additional chloroplastic thioredoxins and new potential TRX targets. Then, we introduce protein glutathionylation in order to pinpoint its possible molecular mechanisms and its role as a redox regulatory mechanism of chloroplastic enzymes. Finally, we discuss the possible interplay between TRX system and glutathionylation in chloroplasts, with emphasis on the redox regulation of Calvin-Benson cycle in response to both light and oxidative stress conditions.