Μοριακός και βιοχημικός χαρακτηρισμός της φερριτίνης στον καρπό της τομάτας

Abstract

Ο σίδηρος είναι ουσιώδες στοιχείο για την αναπαραγωγική ικανότητα και σχετίζεται με τη θρεπτική αξία του φυτού της τομάτας. Μεγάλο μέρος του σιδήρου των φυτών αποθηκεύεται στη φερριτίνη, μια πρωτεΐνη με 24 υπομονάδες η οποία σχηματίζει δομή μέσα στην οποία εγκλωβίζεται ο σίδηρος. Στη μελέτη αυτή χαρακτηρίστηκε και ταυτοποιήθηκε κλώνος οΌΝΛ που κωδικοποιεί τη φερριτίνη στην τομάτα. Ακολούθως εξετάστηκε η έκφραση των γονιδίων της φερριτίνης με ΚΤ ΡΟΚ σε καρπούς τομάτας, κατά τα τελευταία στάδια της ανάπτυξής τους, καθώς και σε βλαστικά όργανα των φυτών. Επίσης, μελετήθηκε το ηλεκτροφορητικό πρότυπο των αποθησαυριστικών πρωτεϊνών των σπερμάτων, και ο εντοπισμός του σιδήρου στους ιστούς των σπερμάτων. Τα μεταγραφήματα της φερριτίνης ήταν αφθονότερα στους καρπούς στα στάδια του πράσινου ώριμου καρπού και μειωνόταν με την ωρίμανσή τους. Στα βλαστικά όργανα τα μεταγραφήματα ήταν πιο άφθονα στη ρίζα και λιγότερα άφθονα στα φύλλα και τα στελέχη των φυτών. Το ότι στο περικάρπιο εκφράζονται τα γονίδια της φερριτίνης τα οποία μάλιστα μειώνονται με την ωρίμανση του καρπού, πιθανόν δείχνει την πιθανή συμμετοχή των φερριτινών στην προστασία από οξειδωτική καταπόνηση. Η ύπαρξη φερριτινών στην ρίζα, στα φύλλα και τα στελέχη των φυτών είναι δυνατόν να σχετίζεται τόσο με τη συντήρηση του σιδήρου σε μη τοξική μορφή όσο και με την αποθήκευσή του. Ο σίδηρος εντοπίστηκε στο προκάμβιο του εμβρύου και το σήμα εντοπισμού ήταν πιο έντονο στο ακρορρίζιο. Τέλος, στα ηλεκτροφορήματα των αποθησαυριστικών πρωτεϊνών έδειξαν τέσσερις ηλεκτροφηρητικές ζώνες και στις δύο ποικιλίες τομάτας που εξετάστηκαν. Το πρότυπο των ηλεκτροφορημάτων ήταν το ίδιο με τα αναφερόμενα στη βιβλιογραφία γεγονός που σημαίνει ότι οι αποθησαυριστικές πρωτεΐνες στις διάφορες ποικιλίες της τομάτας έχουν ίδια ηλεκτροφορητική συμπεριφορά, και πιθανόν άλλες ομοιότητες.

Iron is an essential element for the reproductive ability of plants, and is related to the tomato’ s plant nutritial value. A great amount of the plant iron is saved in the ferritin, a protein with 24 subunits, which forms a structure in which the iron is gathered. In this study, a cDNA clone which codes for a tomato ferritin, was characterized and identified. Moreover, the expression of ferritin genes was examined using RT- PCR. Tomato organs studied were fruits at the latter stages of development, as well as vegetative organs. The SDS electrophoresis pattern of the seed storage proteins and the iron localization in the seeds’ tissues was also examined. Ferritin transcripts were more aboudant in the fruit pericarps at the stage of mature green and were less abundant as the fruit matured. In the vegetative organs, transcriptions were found in higher levels in the roots and less in the leaves and stems. The fact that, in the pericarp, ferritin genes are expessed and the transcripts were reduced while the fruit is getting matured, probably points to the possible participation of the ferritins in the protection of tissue from oxidative stress. The occurrence of ferritin in the root, leaves and steams is possible to be related either to the iron preservation in non- toxic form or to iron storage. The iron was localized in the procambium of embryos and the localization signal was more intense in root tip. Finally, the SDS electrophoresis of seed storage proteins showed four electrophoretic bands in the two tomato varieties that were examined. The SDS electrophoresis paterrn was the same as the reported, a fact which means that the storage proteins in the different tomato varieties have the same electrophoretic pattern and could be similar.