Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2418
Title: Understanding temperature-related physiological processes through proteomics in vegetal and animal systems
Other Titles: Applicazioni della proteomica alla comprensione di processi fisiologici influenzati dalla temperatura in sistemi vegetali e animali
Authors: Egidi, Maria Giulia
Keywords: Proteomica;2D-E;Temperatura;Vernalizzazione;Stress;BIO/11
Issue Date: 8-Feb-2011
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 23. ciclo
Abstract: 
Proteomics, the large-scale study of proteins present in a cell, was born and developed with the
basic aim of broaden the current knowledge about the relationship between proteins and the main
biological processes presiding over life of organisms. Due to its instrinsic ability to observe all
protein variations in a biological system in response to different stimuli at once, proteomics could
be resembled to a translator, which converts the language of nature in a network of protein
interactions. The main effort consists in the assembly of the information here obtained to discover
the main factors responsible for these protein variations. The present work describes several
proteomic applications to the characterization of temperature-related phenomenons. Biological
systems, belonging both to vegetal and animal kingdom, were subjected to diverse treatments and
their protein modulations were observed in function of time.
The first objective of my PhD was the study of the influence of prolonged cold treatment on the
expression of cold-induced proteins in a vernalized common wheat (Triticum aestivum L.), to
identify proteomic changes in vernalization-treated plants when the key steps in controlling the
flowering time occur. Leaf proteome of cold acclimated and vernalized winter wheat were
compared with the control non acclimated ones grown at control temperature of 20 °C. Total
protein was extracted from the leaves of cold treated or control plants, then separated by 2-
dimensional electrophoresis. The identities of differentially expressed proteins were determined by
tandem mass spectrometry.
My second objective was the application of proteomics to delve into plant cross-tolerance to
different abiotic stresses. In particular, we focussed on cold and drought stressors; with the attempt
to shed light into those metabolic modulations strictly related to exposure to low temperatures, we
choose a drought-resistant spring wheat variety for our proteomic study so to minimize the
dehydrative component of cold stress.
Finally, in the last year of my PhD, I joined a project concerning platelet quality assessment
through proteomic approach. The aim of my work was to analyze proteomic changes occurring in
platelet concentrates (PCs), in function of time. We used proteomic approach to detect changes in
PC supernatants (obtained after brief centrifugation of PCs) after 0, 4 and 7 days of storage at
22°C. To achieve a more complete overview of the pr otein pool accumulating/dissapearing in this
sub-proteome, we made use of ProteoMinerTM technology to enrich our final proteome for the lowabundance
species, often hidden by high abundant ones (in our case mainly plasma albumin).
The commonality of such different topics was double. First, proteomic approach was applied
almost in the same manner (with proper but minor modifications in the extraction protocols);
second, the general attempt was to achieve a greater understanding of different processes
influenced by temperature through their monitoring over time.

La proteomica, lo studio dell’intero corredo proteico di una cellula, è nata e si è sviluppata negli
anni con lo scopo di ampliare la nostra conoscenza sulle relazioni intercorrenti tra le proteine e i
principali processi legati alla vita degli organismi. Per la sua peculiare capacità di osservare
simultaneamente tutte le variazioni a carico delle proteine di un sistema biologico in risposta a
svariati stimoli, la proteomica potrebbe essere paragonata ad un traduttore, che converte il
linguaggio, a noi in gran parte ignoto, della natura, in una rete di interazioni composta da proteine,
più leggibile e interpretabile dall’uomo. Lo sforzo maggiore consiste nel riunire tutte le informazioni
ricavate dall’approccio proteomico ed interpretarle allo scopo di comprendere i fenomeni che
presiedono alle variazioni osservate. Il presente lavoro di tesi descrive l’applicazione della
proteomica alla caratterizzazione di fenomeni influenzati dalla temperatura; i sistemi biologici presi
in esame, appartenenti al mondo vegetale e animale, sono stati sottoposti a diversi trattamenti, e
loro variazioni proteiche sono state osservate nel tempo.
Il primo obiettivo del mio dottorato è stato lo studio dell’influenza di una prolungata esposizione alle
basse temperature sull’espressione di proteine correlate al freddo in una varietà comune di grano
invernale (Triticum aestivum L.), allo scopo di identificare cambiamenti a livello del proteoma. Il
proteoma fogliare di grano vernalizzato è stato messo a confronto con controlli non esposti al
freddo ma cresciuti a 20°C. Il proteoma totale è st ato estratto e separato tramite elettroforesi
bidimensionale (2D-E). L’utilizzo delle tecniche di spettrometria di massa ha poi permesso di
determinare l’identità delle proteine differenzialmente espresse.
Il mio secondo obiettivo è stato l’approfondimento della cross-tolleranza a diversi stress abiotici
nelle piante. In particolare, gli stress analizzati sono stati il freddo e la siccità; è stata scelta a tale
scopo una varietà di grano primaverile sensibile al freddo ma tollerante alla siccità.
Infine, durante il mio terzo anno di dottorato, sono stata coinvolta in un progetto di ricerca che
aveva come scopo la determinazione della qualità di concentrati piastrinici ad uso sanitario dopo
stoccaggio per 7 giorni a 22°C, pratica in uso pres so gli istituti ospedalieri. Per ottenere un quadro
più completo del pool di proteine differenzialmente espresse durante lo storage, è stato introdotto
tra l’estrazione proteica e la separazione elettroforetica uno step di arricchimento del proteoma a
bassa abbondanza (ProteoMiner Kit).
L’aspetto comune di queste tematiche apparentemente così diverse e lontane è stato l’approccio
sperimentale, seguito quasi specularmente nei tre campioni biologici. Inoltre, l’obiettivo è stato, in
tutti i casi presi in esame, quello di approfondire i meccanismi attraverso i quali la temperatura
esercita un controllo sui sistemi biologici, attraverso il loro monitoraggio nel tempo.
Description: 
Dottorato di ricerca in Genetica e biologia cellulare
URI: http://hdl.handle.net/2067/2418
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