Walking on the ureide pathway

Le ureidi, allantoina e allantoato, sono delle molecole ricche di azoto che derivano dal catabolismo delle purine. Alcuni organismi come uccelli, insetti e molti primati tra cui lࢠuomo eliminano lࢠeccesso di azoto sotto forma di acido urico, mentre per altri organismi il recupero degli atomi di azoto contenuti nelle purine puàƒ² essere di vitale importanza. In questi organismi lࢠacido urico àƒ¨ convertito in ammonio e gliossilato passando attraverso gli intermedi allantoina e allantoato, permettendo il completo recupero dei quattro atomi di azoto contenuti nelle basi puriniche. Questo lavoro ha avuto lo scopo di studiare le basi molecolari del recupero dellࢠazoto lungo la via metabolica delle ureidi in A.thaliana. Lo stato dellࢠarte riguardo a questo argomento àƒ¨ descritto nel capitolo uno. Nel capitolo due àƒ¨ riportato lo studio che riguarda il gene coinvolto nella biosintesi della S-allantoina. Questo gene (TTL) catalizza i due passaggi enzimatici che portano alla formazione di allantoina stereoselettiva a partire da idrossiisourato( HIU): idrolisi dellࢠHIU, attraverso un dominio C-terminale (Urah), e decabossilazione del prodotto, 2-osso-4-hydrossi-4-carbossi-5-ureidoimidazolina (OHCU), attraverso un dominio N-terminale (Urad). In altri organismi diversi dalle piante, questi domini sono presenti come singoli polipeptidi codificati da geni diversi. Oltre alla peculiaritàƒÂ  di essere un gene con un prodotto bifunzionale, quello di Arabidopsis produce un trascritto che va incontro a splicing alternativo che dàƒÂ  origine due isoforme di RNA. Le proteine generate dalla traduzione di queste isoforme hanno attivitàƒÂ  simile in vitro, ma si localizzano in compartimenti cellulari diversi in vivo. TTL1- viene importata nel perossisoma, mentre TTL2- resta nel citosol. I trascritti che derivano dallo splicing alternativo sono presenti in quantitàƒÂ  simili nei vari tessuti di Arabidopsis, con lࢠeccezione dei boccioli dove lࢠisoforma piàƒ¹ corta àƒ¨ circa cinque volte maggiore rispetto a quella piàƒ¹ lunga. Lࢠanalisi delle EST di diverse piante indica che lo splicing alternativo, sebbene non presente in tutte le piante, àƒ¨ conservato nelle monocotiledoni e dicotiledoni. Lࢠenzima perossisomiale deve essere quello adibito alla conversione di HIU in allantoina ed àƒ¨ stato ribattezzato S- allantoina sintasi, poichàƒ© lࢠHIU àƒ¨ un substrato instabile prodotto dallࢠurato ossidasi nel perossisoma. La proteina citoplasmatica, sebbene sia in grado di formare allantoina, potrebbe essere implicata nella regolazione della crescita della pianta come interattore della porzione chinasica del recettore di membrana dei brassinosteroidi come riportato in studi precedenti (Nam et Lee, 2004). Nel capitolo tre àƒ¨ riportata la caratterizzazione di un gene a funzione ignota, identificato come S-ureidoglicina idrolasi.lࢠureidoglicina viene prodotta lungo il pathway delle ureidi dallࢠenzima Mn-dipendente allantoato amido idrolasi. Questa molecola subisce degradazione spontanea ad urea e gliossilato in vitro, ma viene trasformata in S-ureidoglicolato in vivo. Lࢠenzima S-ureidoglicina amidoidrolasi catalizza lࢠidrolisi manganese-dipendente dellࢠureidoglicina formando ureidoglicolato e ammonio. In Arabidopsis questo enzima si trova, cosàƒ¬ come lࢠallantoato amido idrolasi nel reticolo endoplasmatico. Nel capitolo quattro sono descritti il clonaggio, la sovra-espressione e la purificazione del gene di Arabidopsis omologo allࢠureidoglicolato idrolasi di E. coli. I saggi di attivitàƒÂ  su questa putativa ureidoglicolato idrolasi hanno dimostrato che questa proteina sebbene omologa a quella a funzione nota di batterio, non àƒ¨ capace di idrolizzare lࢠureidoglicolato. In una recente pubblicazione (Werner et al., novembre 2009) àƒ¨ stata identificata lࢠureidoglicolato idrolasi di Arabidopsis, in una proteina omologa allࢠallantoato amido idrolasi di pianta piuttosto che allࢠureidoglicolato idrolasi batterica.