• citocromo c ossidasi
• tetrahymena thermophila

Le indicazioni provenienti dagli studi sugli effetti biologici degli irraggiamenti con luce
monocromatica rossa o nel vicino infrarosso (NIR) hanno suggerito che essi siano mediati da
specifiche molecole fotoaccettrici, e il candidato più probabile è stato individuato nell’enzima mitocondriale citocromo c ossidasi, o complesso IV. La citocromo-c-ossidasi (CcOX), una emoproteina contenente 2 gruppi eme diversi, due centri rameici diversi, e siti di legame per Mg2+ e Ca2+, è un enzima che catalizza nella catena respiratoria il trasferimento degli elettroni all'ossigeno molecolare. Gli elettroni ceduti dal NADH e dal FADH2 sono coinvolti in una serie di meccanismi ossidoriduttivi che riducono l’ossigeno ad acqua e che favoriscono il pompaggio protonico attraverso la membrana interna mitocondriale consentendo, in questo modo, la sintesi di ATP.
In un lavoro precedente svolto nell’Istituto di Biofisica è stato visto che l’irraggiamento con luce visibile della CcOX purificata da cuore di bue non induce nessuna variazione nel consumo
d’ossigeno misurato con l’elettrodo di Clark. Mentre il medesimo irraggiamento su cellule di
diversi taxa induce variazioni consistenti e dipendenti dalla porzione di spettro utilizzato.
In questo lavoro di tesi, sulla base dei risultati sopra descritti, ci siamo proposti di svolgere ulteriori indagini per allargare la comprensione del fenomeno.
Le misure su microrganismi eucarioti (Tetrahymena thermophila, Saccharomyces cerevisiae) dell’attività respiratoria cellulare durante l’irraggiamento con diverse lunghezze d’onda e differenti irradianze per ogni lunghezza d’onda, hanno permesso di individuare le bande dello spettro visibile più efficaci ad indurre un aumento della velocità di consumo d’ossigeno, misurata sempre con l’elettrodo di Clark. Inoltre, utilizzando colture in diverse fasi della curva di crescita, sono state costruite delle curve dose-effetto. L’analisi di queste curve ha permesso di individuare una diversa sensibilità di dette cellule all’irraggiamento. In particolare, per le cellule di T. thermophila nella prima fase logaritmica non è stata riscontrata nessuna risposta irraggiando con le diverse bande del
visibile. Nelle cellule in fase stazionaria si ha una consistente variazione della velocità di consumo dell’ossigeno durante gli irraggiamenti con luce blu, mentre l’irraggiamento con luce arancio-rossa, pur producendo una variazione, è di minore efficacia rispetto la luce blu. In nessuna fase della curva di crescita è stata osservata una variazione a seguito di irraggiamento con le bande spettrali del verde, del rosso lontano o del vicino infrarosso. Il confronto tra i dati sin qui ottenuti e gli spettri d’assorbimento della CcOX, così come i risultati di misure preliminari effettuate utilizzando inibitori dello stesso enzima, inducono a ritenere che l’aumento misurato nel consumo d’ossigeno sia riconducibile all’attività di questo enzima. Altre misure di parametri biochimici (quali i livelli degli adenilati sotto irraggiamento) saranno effettuate per portare sostegno a questa interpretazione.