Studio di composti bioattivi in Silybum marianum L. e caratterizzazione dei geni coinvolti nella biosintesi dei terpeni

L’uomo ha utilizzato le piante fin dall’antichità. In un primo momento per scopi nutritivi e successivamente, dopo la scoperta delle loro proprietà terapeutiche, anche per la cura di malattie. Il cardo mariano (Silybum marianum L.) è una pianta officinale, nota principalmente per la presenza nei suoi frutti (acheni) della silimarina, una mistura di composti con proprietà farmaceutiche. Altri composti bioattivi presenti in questa pianta sono i terpene. Nonostante l’importante ruolo dei terpeni nelle Asteraceae, pochi articoli riguardanti il contenuto terpenico nei tessuti del cardo mariano sono presenti in letteratura e ad oggi, nessun dato è noto sul pathway di biosintesi di tali composti nella pianta. Per tale motivo, in questa ricerca, studi ecofisiologici e metabolomici sono stati effettuati per analizzare il profilo metabolico dei diversi costituenti della silimarina (silibina, silicristina e silidianina) nei differenti tessuti di cardo mariano. Per esaminare il profilo metabolico dei terpeni nei tessuti di tale pianta ed i geni coinvolti nella loro biosintesi, analisi metaboliche sono state integrate con metodologie sia di bioinformatica che di genetica. Per quanto concerne lo studio fisiologico sulla germinazione dei semi, è stata individuata una correlazione tra la dormienza dei semi e la percentuale di germinazione. È stato identificato il profilo metabolico della silimarina e dei terpeni in tre differenti stadi di sviluppo delle infiorescenze, foglie, steli e radici di cardo mariano. I costituenti della silimarina sono stati individuati, mediante l’utilizzo della cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa (LC-MS), principalmente nelle infiorescenze al terzo stadio di sviluppo. Il profilo metabolico dei terpeni è stato analizzato mediante un tipo di gas-cromatografia accoppiata alla spettrometria di massa specifica per i composti volatili (gas chromatography quadrupole mass spectometry - GCqMS - of the headspace sampled by solid-phase micro extraction - SPME). Una differente distribuzione dei sesquiterpeni, monoterpeni e terpeni derivati è stata osservata nei differenti tessuti di cardo mariano presi in esame. Il D-Limonene è stato il composto principalmente identificato nei tessuti del cardo mariano, mentre la β-elemene è stata trovata principalmente nelle radici. Come detto sopra, il pathway di biosintesi dei sesquiterpeni nel cardo mariano non è ancora noto, per questo motivo, metodologie bioinformatiche, metabolomiche e molecolari sono state sfruttate per analizzare i geni coinvolti nella biosintesi di questi composti volatili. Cinque geni SmTPS sono stati isolati, due dei quali erano funzionali: SmTPS1, un enzima capace di produrre più di un composto, ha prodotto amorpha 4,11-diene, β-Curcumene, β-Sesquiphellandrene e Zingiberene; mentre SmTPS2 è stato capace di produrre un solo composto, la Germacrene A. Questo studio fornisce delle basi molecolari sulla produzione dei terpeni nei tessuti di cardo mariano. In questa ricerca, per la prima volta, è stata individuata la presenza dei terpeni non solo in estratti ottenuti dai semi, ma anche in altri tessuti di cardo mariano e sono stati anche identificati ed espressi, per la prima volta, alcuni dei geni coinvolti nella biosintesi dei sesquiterpeni di questa importante specie. Tale studio assume una grande rilevanza oltre che per la comunità scientifica anche per le applicazioni farmacologiche. Infatti, i terpeni hanno rilevanti ruoli non solo per la fisiologia ed ecologia della pianta, ma sono anche utilizzati come composti aromatici ed hanno effetti benefici sulla salute dell’uomo. Per cui, i risultati ottenuti potrebbero aprire nuovi orizzonti nella ricerca scientifica per eventuali ed ulteriori utilizzi del cardo mariano non solo a scopo terapeutico, ma anche come insetticida. Ulteriori studi sono necessari per comprendere meglio: l’espressione della silimarina nei diversi chemiotipi; le funzioni dei terpeni nei differenti tessuti del cardo mariano e l’espressione dei geni coinvolti nella biosintesi dei terpeni in questa specie.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2020

Author dc:creator

• D'AMANTE, GIUSI

Contributors dc:contributor

• RACCUIA, SALVATORE ANTONINO

• elemene, limonene, nutraceutical, silymarin, plants
• elemene, limonene, nutraceutico, silimarina, piante

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581281

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581281