Studio strutturale di due importanti attori coinvolti nella fotoprotezione delle piante.

In conditions of high light, plants must protect themselves to avoid damage from light stress. This photoprotection can be achieved through the combined action of two enzymes in the context of non-photochemical quenching (NPQ) of overexcited chlorophylls. These enzymes are violaxanthin de-epoxidase (VDE) and zeaxanthin epoxidase (ZEP). This thesis reports recent developments obtained in the laboratory in the biochemical and structural understanding of these two proteins. The enzymes were expressed as recombinant proteins in an immortalized human cell line (HEK293-F), which allowed their purification and characterization. Understanding the structure and mechanism of action of VDE and ZEP could enable the future improvement of the photoprotective efficiency of NPQ through molecular alterations, thus obtaining plants capable of thriving in non-optimal conditions. This feature will become increasingly necessary in a future characterized by overpopulation and the reduction of arable land.

In condizione di alta luce le piante devono proteggersi per evitare danni da stress luminoso. Questa fotoprotezione può essere ottenuta tramite l'azione congiunta di due enzimi nel contesto del non-photochemical quenching (NPQ) di clorofille sovraeccitate. Essi sono violaxantina-de-epossidasi (VDE) e zeaxantina-epossidasi (ZEP). In questo lavoro di tesi vengono riportati i recenti sviluppi ottenuti in laboratorio nella comprensione biochimica e strutturale di queste due proteine. Gli enzimi sono stati espressi come proteine ricombinanti in una linea di cellule umane immortalizzate (HEK293-F), il che ha concesso la loro purificazione e caratterizzazione. Conoscere la struttura e il meccanismo di azione di VDE e ZEP permetterebbe in futuro di migliorare l'efficienza fotoprotettiva del NPQ tramite alterazioni molecolari, ottenendo così piante in grado di produrre in condizioni non ottimali. Questa caratteristica diventerà sempre più necessaria in un futuro caratterizzato da sovrapopolazione e riduzione delle aree coltivabili.