Caratterizzazione della perossiredossina Bcp2 da Sulfolobus solfataricus e suo ruolo nella risposta allo stress ossidativo

6 1.1 L’ossigeno e le sue specie reattive (ROS) Quando le prime forme di vita apparvero sulla terra, nell’atmosfera erano presenti solo bassissime concentrazioni di ossigeno e questo ha fatto supporre che i primi organismi viventi fossero essenzialmente anaerobi. La concentrazione dell’ossigeno nell’atmosfera cominciò ad aumentare circa 2.4 bilioni di anni fa con la comparsa e l’evoluzione di organismi capaci di effettuare una fotosintesi ossigenica in cui l’H 2 O funge da donatore di elettroni e subisce un processo di fotolisi liberando ossigeno molecolare. L’incremento dei livelli di ossigeno nell’atmosfera determinò un grosso cambiamento nel mondo microbico. Molte forme viventi primitive o si estinsero o seguirono un tipo di “adattamento” evolutivo, restringendo la loro nicchia ad ambienti dove l’ossigeno non era presente in concentrazioni tossiche. Altri organismi, invece, sotto questa forte pressione selettiva, svilupparono diversi meccanismi per tollerare l’ossigeno e/o per poterlo utilizzare nel loro metabolismo come accettore terminale di elettroni con la conseguente evoluzione di una forma di respirazione più efficiente. Tuttavia quando l’ossigeno è presente in concentrazioni superiori al 21%, quantità attualmente presente nell’atmosfera terrestre, può diventare nocivo anche per i microrganismi aerobi. La tossicità dell’ossigeno non può essere spiegata in maniera soddisfacente nè considerando i semplici effetti inibitori su alcuni enzimi, né attribuendo all’ossigeno la capacità di danneggiare molecole biologiche che risultano essere stabili in sua presenza. Circa cinquanta anni fa, Gerschman propose che la tossicità dell’ossigeno poteva essere attribuita alla formazione e all’accumulo di specie reattive dell’ossigeno (ROS), quali ad esempio l’anione superossido (O 2 ·- ), il