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Caratterizzazione della SHMT dal batterio psicrofilo Psychromonas Ingrahamii e confronto con l'enzima omologo da E. coli

La serina idrossimetiltrasferasi, per la sua natura ubiquitaria e per il suo importante ruolo metabolico, rappresenta un modello particolarmente appropriato per analizzare l’adattamento degli enzimi alle temperature estreme. La serina idrossimetiltrasferasi (SHMT) è un enzima dipendente dal piridossale fosfato che catalizza in vivo la conversione di L-glicina in tetraidrofolato. La purificazione e caratterizzazione dell’enzima dal batterio psicrofilo Psychromonas ingrahamii ha dimostrato che tale enzima presenta le caratteristiche tipiche degli enzimi psicrofili, quali un’elevata attività in un intervallo di temperatura compreso tra 10 e 50 °C ed una bassa stabilità termica. In questo lavoro, tali ricerche sono state estese, analizzando la struttura tridimensionale dell’apoenzima, studiando l’affinità del cofattore PLP per il sito attivo dell’enzima e approfondendo lo studio delle sue proprietà cinetiche. La migliore conoscenza dei meccanismi di catalisi e dei cambiamenti strutturali caratteristici degli enzimi psicrofili consentirà di approfondire la conoscenza sulle strategie di adattamento alle basse temperature adottate dagli enzimi, indicando possibili strategie per una razionale progettazione di forme enzimatiche caratterizzate da nuove proprietà strutturali e funzionali.

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1. INTRODUZIONE 1.1 Gli organismi psicrofili Il termine estremofilo è stato introdotto oltre trenta anni fa per descrivere qualsiasi organismo capace di vivere e crescere in ambienti estremi, caratterizzati da condizioni fisiche e geochimiche che risultano mortali per la maggior parte delle forme di vita sulla Terra (Canganella e Wiegel, 2011). Gli organismi estremofili identificati fino ad oggi fanno parte sia del dominio degli Archaea, che dei regni di eubatteri ed eucarioti. Questi microrganismi possono proliferare in ambienti caratterizzati da valori estremamente elevati o bassi di temperatura (termofili e psicrofili), elevata forza ionica (alofili), valori estremi di pH (alcalofili e acidofili) e pressione (barofili) (van den Burg, 2003). Gli organismi psicrofili sono in grado di crescere e moltiplicarsi in un intervallo di temperature molto basso, compreso tra valori inferiori a 0°C ed un valore massimo di circa 20°C. La biosfera della Terra è prevalentemente fredda e vi sono diversi habitat che ospitano gli organismi psicrofili, come le regioni polari e alpine, gli oceani e le regioni sotterranee poco profonde. L’adattamento alle basse temperature deriva da cambiamenti a livello dell’architettura cellulare e della struttura di proteine coinvolte nel metabolismo e nel ciclo cellulare (Struvay e Feller, 2012). Gli organismi psicrofili hanno sviluppato diverse strategie per contrastare l’abbassamento delle temperature ed evitare il congelamento. Innanzitutto la membrana cellulare è modificata e arricchita in acidi grassi polinsaturi che ne preservano la fluidità a basse temperature. Inoltre la cellula sintetizza diverse proteine dello shock termico e di acclimatazione al freddo che abbassano il punto di congelamento del citosol e inducono una risposta cellulare. Infine, gli enzimi psicrofili sono caratterizzati da un’elevata flessibilità della catena polipeptidica e da un sito attivo più accessibile ai substrati rispetto agli enzimi omologhi mesofili. La flessibilità della catena

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Autore: Angela Di Bello Contatta »

Composta da 77 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.