2D-page coupled to mass spectrometry for proteomic analysis of human, microbial and plant samples

Il progetto di dottorato è stato condotto nel Laboratorio di Proteomica del Dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona. Per la stesura di tale progetto sono state instaurate collaborazioni con alcuni laboratori, sia interni allo stesso Dipartimento sia appartenenti ad altre Università o Istituti di Ricerca. In particolare, per quanto riguarda lo studio su cellule di cancro colorettale trattate con un nuovo chemiofarmaco, il Laboratorio del Prof. Zunino (Fondazione IRCCS, Istituto Nazionale dei Tumori, Milano) ha fornito tutti i campioni biologici, mentre il gruppo del Prof. Marengo (Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita, Università degli Studi del Piemonte Orientale, Alessandria) ha effettuato l’analisi statistica multivariata dei dati. Per quanto riguarda invece la caratterizzazione microbiologica, biochimica e proteomica del ceppo tannasi-positivo VP08 di Lactobacillus plantarum, il lavoro è stato condotto in collaborazione con il Dottor Zapparoli (Laboratorio di Microbiologia, Dipartimento di Biotecnologie, Università di Verona). L’indagine proteomica su campioni di foglie di Vitis vinifera suscettibile a Plasmopara viticola è stata realizzata in collaborazione col gruppo della Dottoressa Polverari (Laboratorio di Biotecnologie Fitopatologiche, Dipartimento di Biotecnologie, Università di Verona). Infine, il gruppo del Prof. Zolla (Laboratorio di Proteomica, Dipartimento di Scienze Ambientali, Università degli Studi della Tuscia, Viterbo) ha effettuato le analisi di spettrometria di massa per l’identificazione delle proteine di interesse individuate nei diversi studi. Ulteriori analisi di massa sono state svolte, in parte, presso il medesimo Laboratorio di Proteomica del Dipartimento di Biotecnologie dell’Università di Verona e, in parte, presso il Laboratorio di Proteomica del Dottor Vindigni (Centro Internazionale di Ingegneria Genetica e Biotecnologia “ICGEB”, Trieste). In questo progetto di dottorato sono stati applicati i metodi classici della proteomica comparativa basata sull’elettroforesi bidimensionale per l’analisi di campioni umani, microbici e vegetali legati a tre differenti problematiche, riguardanti rispettivamente: 1) la risposta di una linea cellulare di cancro al colon-retto ad un nuovo tipo di inibitore delle istone deacetilasi 2) l’effetto dell’acido tannico sul microrganismo del vino Lactobacillus plantarum in condizioni di carenza di nutrienti 3) i cambiamenti nel proteoma di foglia di Vitis vinifera cultivar Pinot Noir a diversi tempi dopo infezione con Plasmopara viticola

The proteome of a cell or an organelle provides information about the ensemble of proteins and protein isoforms expressed in that cell or organelle under specific physiological conditions and at a specific time. Proteomic approaches provide several novel possibilities to address biological questions. In fact, the large-scale screening approach of proteomics enables protein expression studies that are impossible to perform using classical molecular biology and biochemical techniques, in which the expression of only one or a few proteins is studied at a time. Instead, proteomic techniques allow for the analysis of up to thousands of proteins simultaneously, in any tissue or organelle, under any given physiological condition. Thus, proteomic applications are growing in many areas of research and proteomic approaches are nowadays widely exploited for cancer, microbial, and plant investigations. The present work was focused on three proteomics studies: 1) evaluation of the cell response to a novel histone deacetylase inhibitor in colon cancer cell 2) effect of tannic acid on lactobacillus plantarum wine strain during starvation 3) analysis of grapevine leaves after Plasmopara viticola infection The thesis work was conducted at the Proteomics Laboratory of the Biotechnology Department of the University of Verona, in collaboration with other laboratories: concerning the study on colorectal cancer cells, the Laboratory of Oncology of the IRCCS Foundation “Istituto Nazionale dei Tumori”, Milan, provided all the biological samples, whilst the multivariate analysis of protein profiles was possible thanks to the collaboration with the Department of Environmental and Life Sciences of the University of Eastern Piedmont, Alessandria. The biochemical and proteomic analysis of lactobacillus plantarum wine strain was the result of the collaboration with laboratory of Dr. Zapparoli (Department of Biotechnology of the University of Verona). Proteomic investigations on the Grapevine leaves infected by Plasmopara viticola were performed in collaboration with laboratory of Dr. Polverari (Department of Biotechnology of the University of Verona). Finally, the identification of proteins for all the proteomic analyses performed were possible thanks to the collaboration with the Proteomics laboratories of Department of Environmental Sciences, Tuscia University, Viterbo, and of International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology, Trieste. The results thus obtained are here discussed and evaluated.