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REGOLAZIONE TRASCRIZIONALE DELLA BIOSINTESI DI DITERPENI ABIETANICI ANTITUMORALI IN RADICI AVVENTIZIE DI SALVIA SCLAREA

La possibilità di estrarre e purificare metaboliti vegetali bioattivi da colture in vitro di cellule e tessuti vegetali su larga scala è un obiettivo di grande interesse di base e applicativo, in alternativa alla loro estrazione da piante raccolte o coltivate. Studi comparativi recenti hanno dimostrato che le piante costituiscono una alternativa economicamente vantaggiosa per la produzione su larga scala di molecole bioattive (metaboliti secondari, ma anche proteine ricombinanti di interesse farmaceutico e industriale). Tuttavia, il basso contenuto di questi composti rappresentano un serio problema per il loro successivo sviluppo e applicazione in campo farmaceutico e biomedico, tenendo anche conto che in molti casi la sintesi chimica di questi composti è di difficile realizzazione. L'ottimizzazione della biosintesi di metaboliti secondari in piante medicinali mediante strategie di ingegneria genetica e metabolica, associata alla messa a punto di sistemi di colture cellulari e di tessuti su larga scala, garantisce una biomassa per l'estrazione e purificazione di molecole vegetali bioattive costante nel tempo e qualitativamente uniforme, caratteristiche prioritarie per una loro applicazione a livello industriale. Costituisce, inoltre, una valida alternativa eco-sostenibile alla raccolta di piante medicinali rare nell'ambiente naturale, contribuendo a limitare i fenomeni di erosione genetica a cui soggette molte specie vegetali medicinali. L’incremento della biosintesi di diterpeni abietanici antitumorali in S. sclarea sarà realizzata mediante:1)allestimento di colture massive di radici avventizie in vitro di S. sclarea per ottenere biomasse geneticamente uniformi da cui estrarre i metaboliti di interesse;2) costruzione di vettori binari per la sovra-espressione dei geni etrologhi di Arabidopsis thaliana, codificanti diversi fattori trascrizionali WRKY e MUC e successiva infezione di dischi fogliari di S. sclarea, per ottenere radici avventizie sovra-esprimenti i fattori di trascrizione (TF);3) caratterizzazione molecolare e selezione di linee transgeniche di radici avventizie che sovra-esprimono i fattori di trascrizione WRKY e MYC;4) analisi dei livelli di espressione dei geni della via biosintetica MEP-dipendente nelle linee di radici avventizie sovra-esprimenti i fattori di trascrizione Myc e WRKy;5) silenziamento,mediante RNAi, del gene Ent-copalyl difosfato- sintasi, che codifica per il primo enzima della via biosintetica competitiva della via laterale delle gibberelline e caratterizzazione molecolare delle linee transgeniche ottenute;6) analisi del profilo metabolico delle radici avventizie transgeniche di S. sclarea, per la valutazione dei cambiamenti del profilo metabolico dei principali terpeni;7) valutazione dell’attività citotossica dei diterpeni abietanici purificati in diverse linee cellulari di tumori solidi in vitro e lo studio dei meccanismi molecolari alla base.PUBBLICAZIONI 2010-2012Batelli G, Massarelli I, Van Oosten M, Nurcato R, Vannini C, Raimondi G, Leone A, Zhu JK, Maggio A, Grillo S.(2012). Asg1 is a stress-inducible gene which increases stomatal resistance in salt stressed potato. JOURNAL OF PLANT PHYSIOLOGY. Vol. 169. Pag.1849-1857 ISSN:0176-1617.Ambrosone A, Costa A, Leone A, Grillo S (2012). Beyond transcription: RNA‐binding proteins as emerging regulators of plant response to environmental constraints.. PLANT SCIENCE 181:12-18 Ambrosone A, Costa A, Martinelli R, Massarelli I, De Simone V, Grillo S., Leone A. (2011). Differential gene regulation in potato cells and plants upon abrupt or gradual exposure to water stress. ACTA PHYSIOLOGIAE PLANTARUM. 33: 1157-1171.Costa A, Di Giacomo M, Massarelli I, De Palma M, Leone A, Grillo MS (2010). Isolation, characterization and expression of an elongation factor 1 alpha gene in potato (Solanum tuberosum) cell cultures.. PLANT BIOSYSTEMS 144: 618-625.