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Le Universal Stress Proteins (USPs) sono un gruppo di proteine codificate da una superfamiglia di geni presenti nei regni dei Batteria, Archea, Funghi, Protozoi e Piante; queste proteine sono caratterizzate da un dominio conservato di 140 – 160 aminoacidi. Le proteine USP sono conosciute per la loro capacità di fornire all’organismo l’abilità di tollerare molti tipi di stress, sia abiotici che biotici, come la carenza di nutrienti, temperature estreme, siccità, elevata salinità, stress osmotico, ipossia, esposizione a composti tossici e danni da raggi UV.
Dunque, le proteine USP hanno un ruolo importante nell’aumento del tasso di sopravvivenza dell’organismo quando questo è esposto ad agenti ambientali stressanti; nonostante ciò, il meccanismo biochimico e molecolare delle USPs non è ancora stato chiarito.
In Escherichia coli le proteine USP vengono suddivide in quattro classi, in base alla struttura proteica e alla sequenza amminoacidica: classe 1 (USP A, USP C, USP D), classe 2 (USP F, USP G), classe 3 (un dominio di USP E) e classe 4 (un altro dominio di USP E). La proteina avente il dominio USP A è risultata avere un ruolo fondamentale per la sopravvivenza delle cellule durante la fase stazionaria del ciclo cellulare.
Sono stati delineati due gruppi principali del dominio USP A: il gruppo del dominio USP A 1MJH – like, i cui membri hanno similarità con il dominio USP A della proteina di Methanocaldococcus jannaschii (conosciuta anche come MJ0577), che lega l’ATP, e il gruppo del dominio USP A 1JMV – like, i cui membri hanno il dominio simile a quello della USP A di Haemophilus influenzae, il quale non può legare l’ATP. Principalmente le USPs ritrovate nelle piante derivano da un antenato 1MJH – like.
L’abilità di legare ATP suggerisce che queste USPs possano avere una funzione da switch molecolare, ma attualmente non ci sono evidenze dimostrate di ciò.
In questa tesi è stato identificato un gene USP di pioppo (Populus alba), presente in due isoforme, entrambe codificanti per una proteina simile a molte altre proteine USP identificate nelle piante.
L’espressione di PaUSP è stata trovata nelle radici, nei fusti e nelle foglie di Populus alba cresciuto in vitro: l’espressione del gene è indotta dalle gibberelline nelle radici e nelle foglie, e dalle auxine in foglie e fusti. L’espressione di PaUSP è inoltre indotta da concentrazioni sub - letali di zinco e da ipossia. Un’osservazione interessante è che l’espressione del gene PaUSP nelle foglie e nelle radici è fortemente indotta dallo stress ossidativo causato dal perossido di idrogeno e dall’erbicida metil – viologeno (Paraquat). E’ stato dimostrato che i batteri esprimenti in modo eterologo il gene PaUSP risultano maggiormente resistenti allo stress ossidativo indotto dal perossido di idrogeno e allo stress salino indotto da NaCl. Sono stati prodotti costrutti del gene PaUSP fuso con geni codificanti per fluorofori, per la localizzazione subcellulare della proteina, e del gene inserito in vettori di espressione per le piante transgeniche.