Piano Annuale delle ricerche


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Biosintesi dell’alcaloide antitumorale camptotecina.......

BIOTECNOLOGIE VEGETALI

Area di Ricerca: Biotecnologie Cellulari Vegetali

Laboratorio e Responsabile Scientifico: Biotecnologie Cellulari Vegetali; Prof. Gabriella Pasqua

Titolo della Linea di Ricerca: Camptotheca acuminata Decne: biosintesi dell’alcaloide antitumorale camptotecina, nella pianta e in diversi sistemi in vitro. Espressione di geni coinvolti nella via biosintetica durante lo sviluppo della pianta e in risposta a stress abiotici.

Partecipanti:
Valletta Alessio, Santamaria Anna Rita, Pasqua Gabriella (Dip. Biol. Veg., Univ. “Sapienza”, Roma)

Nadia MULINACCI, Catia GIACCHERINI, Marzia INNOCENTI (Dip. Sc. Farmaceutiche, Univ. di Firenze)

Botta Bruno (Dip. di Studi di Chimica e Tecnologia delle Sostanze Biologicamente Attive; Univ. “Sapienza”, Roma)
Rascio Nicoletta, Nicoletta Moro (Dip. Biol. Univ. Padova)
Casadoro Giorgio, Trainotti Livio (Dip. Biol. Univ. Padova)


Ricerca nuova: Proseguimento di ricerca: X

Responsabile scientifico della Linea di Ricerca: Gabriella Pasqua, Prof. Ordinario, Tel. 06 49912414, Fax 06 49912414, ;

Settori Scientifico-Disciplinari interessati dal programma di ricerca: BIO/01, BIO/04, CHIM/10

Parole chiave: Camptotheca acuminata, antitumorali, alcaloidi indolici, camptotecina, organogenesi

Breve descrizione della Linea di Ricerca:

C. acuminata è una specie endemica della Cina meridionale nota soprattutto per la produzione di camptotecina (CPT), un alcaloide indolico monoterpenico ad attività antitumorale, identificato per la prima volta nel 1966 da Wall e collaboratori. L’attività biologica della CPT è legata alla sua capacità di interagire con la DNA topoisomerasi I. Due derivati semisintetici della CPT, topotecan e irinotecan, sono stati approvati nel 1996 dalla U.S. Food and Drug Administation per la cura dei tumori ovarico e colorettale. La produzione di tali composti prevede l’estrazione di CPT dalla pianta e sua modificazione chimica. Vista la scarsa diffusione della specie e la crescente domanda di CPT da parte dell’industria farmaceutica, diversi gruppi di ricerca si sono dedicati allo studio di metodiche alternative per la produzione di questo composto.
Recentemente, una serie di studi sono stati condotti dal nostro gruppo, sia su piante cresciute in campo che in serra sottoposte a diversi stress (idrico, da taglio e nutrizionale). Le analisi chimiche hanno dimostrato che il contenuto di CPT, nelle piante stressate, aumentava di 11 volte rispetto al controllo. Sono stati, inoltre, identificati i tessuti e le cellule specializzati nell’accumulo di CPT, sfruttando la fluorescenza naturale della CPT sotto radiazione UV. Accumulo di CPT è stato osservato in idioblasti segregatori localizzati in tessuti parenchimatici ed epidermici di foglia, fusto e radice.
Per individuare i siti di sintesi della CPT, che in
C. acuminata sembrerebbero non coincidere del tutto con i siti di accumulo, sono in corso, in collaborazione con il gruppo di ricerca del Prof. Casadoro dell’Università di Padova, esperimenti di ibridazione in situ. A tal fine saranno utilizzate sonde complementari agli mRNA codificanti per due enzimi chiave nella biosintesi della CPT: triptofano decarbossilasi (TDC), responsabile della conversione del triptofano in triptamina, e strictosidina sintasi (STR), implicato nella condensazione di triptamina e secologanina per dare strictosidina, un presunto precursore della CPT. Diversamente dal/i gene/i str, i geni per TDC (tdc1 e tdc2) sono stati già isolati e caratterizzati in C. acuminata.
Cellule in coltura di
C. acuminata sono in grado di produrre CPT, ma a bassi livelli. Studi di feeding, condotti dal nostro gruppo di ricerca su una linea cellulare che non produceva alcaloidi, hanno mostrato che né la somministrazione di triptamina e loganina, né la somministrazione di secologanina portavano alla produzione di CPT. Questi risultati hanno suggerito un blocco nelle prime tappe della via biosintetica. Le stesse cellule, sottoposte ad illuminazione continua, diverse combinazioni ormonali e concentrazioni di saccarosio, hanno prodotto discrete quantità di antociani. Analisi chimiche HPLC/MS hanno rivelato la presenza di un antociano principale, cianidina 3-O-galattoside, e un derivato minore, cianidina 3-O-glucoside.


Tipologia di Finanziamento della Linea di Ricerca:
Finanziamento Progetti di Ateneo 2002
Finanziamento Progetti di Ricerca Facoltà 2003
Finanziamento Progetti di Ricerca Facoltà 2006

Pubblicazioni inerenti la Linea di Ricerca:

PASQUA G., MONACELLI B, VALLETTA A. (2004). Cellular localisation of the anti-cancer drug camptothecin in Camptotheca acuminata Decne (Nyssaceae). EUROPEAN JOURNAL OF HISTOCHEMISTRY. vol. 48 (3), pp. 321-327 ISSN: 1121-760X.
MONACELLI B, VALLETTA A, RASCIO N, MORO I, PASQUA G. (2005). Laticifers in Camptotheca acuminata Decne : Distribution and Structure. PROTOPLASMA. vol. 226 (3-4), pp. 155-161 ISSN: 0033-183X.
PASQUA G., MONACELLI B., MULINACCI N., RINALDI S, GIACCHERINI C., INNOCENTI M, VINCERI F.F. (2005). The effect of growth regulators and sucrose on anthocyanin production in Camptotheca acuminata cell cultures. PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY. vol. 43, pp. 293-298 ISSN: 0981-9428.
PASQUA G., MONACELLI B., VALLETTA A., SANTAMARIA A.R., FIORILLO F. (2005). Synthesis and or accumulation of bioactive molecules in the in vivo and in vitro root. PLANT BIOSYSTEMS. vol. 139 (2), pp. 180-188 ISSN: 1126-3504.
PASQUA G., SILVESTRINI A, MONACELLI B, MULINACCI N, MENENDEZ P, BOTTA B. (2006). Triterpenoids and ellagic acid derivatives from in vitro cultures of Camptotheca acuminata Decaisne. PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY. vol. 44, pp. 220-225 ISSN: 0981-9428.
VALLETTA A, MORO I, RASCIO N, PASQUA G. (2007). Anthocyanic vacuolar inclusions in cell suspension cultures of Camptotheca acuminata Decne. CARYOLOGIA. vol. 60, pp. 165-168 ISSN: 0008-7114.
VALLETTA A., SANTAMARIA A.R., PASQUA G. (2007
) CPT accumulation in the fruit and during early phases of plant development in Camptotheca acuminata Decaisne (Nyssaceae). NATURAL PRODUCT RESEARCH (in stampa)


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