Sviluppo e differenziamento di casta in Apis mellifera: un approccio proteomico

Il polifenismo è la capacità di svilupparsi, a partire dallo stesso genoma, in individui morfologicamente e fisiologicamente molto diversi. Questo fenomeno è ben evidente e molto studiato nell’ape (Apis mellifera). In Apis mellifera, infatti, durante lo sviluppo larvale, il tipo di nutrimento che viene somministrato alle larve gioca un ruolo cruciale nella determinazione di casta; le larve destinate a diventare regine ricevono gelatina reale durante tutto il periodo larvale (cinque giorni dalla schiusa), mentre le larve con destino di operaia ricevono gelatina reale soltanto per i primi tre giorni e un alimento a base di polline nei restanti due. Sebbene regine ed operaie posseggano lo stesso genoma, il cambio di dieta durante lo sviluppo genera profonde differenze sia nella morfologia che nel comportamento del futuro adulto. I meccanismi molecolari implicati in questo processo sono ancora oggi non del tutto compresi. Lo scopo di questo lavoro di dottorato è stato quello di investigare per mezzo di un approccio proteomico le differenze nel pattern di espressione proteica tra le larve di regina ed operaia. In particolare, la prima parte del lavoro si è focalizzata sullo studio del pattern proteolitico; le proteasi sono infatti proteine implicate nella digestione del cibo e nel rimodellamento intracellulare. La seconda parte è stata dedicata al confronto del pattern di espressione proteica negli stadi larvali delle due caste. Il pattern proteolitico è stato analizzato per mezzo di zimografie mono- e bi dimensionali, quello proteico utilizzando elettroforesi bi-dimenasionali (2D-PAGE), western blotting e spettrometria di massa MALDI-TOF. Questo lavoro ha portato alla identificazione come nucleoplasmina dell’ape di una proteina differenzialmente espressa e alla parziale caratterizzazione di due proteasi (PS4a e PS4b). La nucleoplasmina è uno chaperon nucleare implicato nella riprogrammazione genica. Per mezzo di tecniche proteomiche siamo stati in grado di mostrare come la nucleoplasmina sia presente in entrambe le caste di Apis mellifera in forme polimeriche differenti. Questi dati suggeriscono che la nucleoplasmina possa esplicare funzioni diverse nelle due caste. Dal momento che la nucleoplasmina è coinvolta nei processi di assemblaggio del nucleosoma e nella regolazione dell’attività trascrizionale del DNA, una variazione della sua attività potrebbe essere implicata nella regolazione dell’espressione genica alla base del polifenismo in Apis mellifera.