Caracterización bioquímica, molecular y celular de las omega3 desaturasas plastidiales de plantas y análisis de su implicación en la síntesis de jasmonatos

Resumen

Los ácidos grasos son los principales constituyentes de los lípidos de membrana. Los ácidos grasos trienoicos se sintetizan a partir de los ácidos grasos dienoicos gracias a la actividad de las omega3 desaturasas, enzimas que catalizan la incorporación de un doble enlace en la posición delta-15 del ácido graso linoleico. En ésta Tesis Doctoral hemos estudiado las omega-3 desaturasas de tipo FAD7 en soja. Esta enzima cataliza la producción de ácido graso linolénico (18:3) en el cloroplasto. En este estudio hemos identificado un nuevo gen, GmFAD7-2, con alta homología al gen GmFAD7-1 descrito anteriormente. La caracterización genómica de ambos genes GmFAD7 nos ha permitido confirmar que ambos están localizados en dos loci diferentes en los cromosomas 18 y 7, respectivamente. Estos datos suponen la primera evidencia de la existencia de genes parálogos que codifican desaturasas plastidiales como GmFAD7 en plantas. Asimismo, se ha analizado la distribución espacio-temporal de ambos genes GmFAD7 y su respuesta frente a estreses ambientales tales como la herida (estrés biótico) o el frío (estrés abiótico). La expresión en distintos tejidos no mostró grandes diferencias entre ambos genes GmFAD7, pero sí un control concertado entre los dos genes GmFAD7 y los genes GmFAD3, que codifican las omega-3 desaturasas reticulares, durante la maduración de la hoja. Utilizando un anticuerpo anti-GmFAD7 hemos estudiado la distribución de ambas proteínas GmFAD7 en los diferentes tejidos de la planta. Los resultados obtenidos mostraron diferencias en la conformación y distribución de ambas proteínas GmFAD7, lo que sugiere la existencia de diferentes mecanismos de regulación post-traduccionales, específicos de tejido, que podrían estar implicados en la regulación de su actividad. En segundo lugar, la utilización de técnicas inmunocitoquímicas, nos ha permitido localizar la proteína GmFAD7 en el tilacoide, lo que indica que esta fracción subcloroplástica podría ser lugar de desaturación de lípidos en plantas. Por último, hemos realizado un estudio transcriptómico de mutantes de Arabidopsis thaliana deficientes en la insaturación de ácidos grasos. Como consecuencia de la mutación, éstos mutantes presentan alteraciones en las rutas de síntesis de hormonas de la familia del jasmónico. Nuestro estudio ha permitido identificar un grupo específico de genes que podrían representar genes regulados por dn-OPDA. Nuestros datos sugieren que dn-OPDA podría actuar por sí mismo como una molécula de señalización hormonal y que establecería interacciones tanto sinérgicas como antagónicas con las rutas de señalización controladas por jásmónico y OPDA.