Evolución del sistema modulador de la fructosa-1, 6- bisfosfatasa y de la nadp-malato deshidrogenasa durante la ontogenia de plantas de guisante, y en condiciones de estres luminico y térmico

La tiorredoxinas (Trxs) son proteínas de bajo peso molecular (alrededor de 12 Kda) de presencia ubicua. Dos Trxs cloroplastídicas han sido descritas en plantas superiores: la Trx f, involucrada en la activación de la fructosa-1,6-bisfosfatasa (FBPasa) y otras enzimas del ciclo de Calvin, y la Trx m, especializada en la modulación de la NADP-malato deshidrogenasa (NADP-MDH). Debido a su bajo potencial rédoz (entre-200 y -300 mV) y alto polimorfismo, las Trxs podrían ejercer cierto tipo de acción protectora frente a radicales libres de oxígeno generados dentro de los cloroplastos. En el presente trabajo se analizaron los niveles de expresión transcripcional (mRNA) de Trxs f y m,y de las proteínas sobre las cuales ejercen su actividad moduladora, FBPasay NADP-MDH, durante la ontogenia y en diferentes órganos de plantas de guisante, y en hojas de plantas crecidas bajo estrés lumínico y lumínico/térmico. Las Trxs f y m y sus proteínas diana, FBPasa y NADP-MDH, mostraron expresión transcripcional, analizada mediante la técnica de RT-PCR sobre mRNA total, tanto en órganos fotosintéticos como no fotosintéticos. Sin embargo, mientras la Trx m y ambas enzimas fueron pobremente expresadas en tejidos no fotosintéticos, el contenido de mRNA específico de la forma precursora de la Trx f fue alto en raíces. Por el contrario, la expresión traduccional, determinada por western-blotting, fue baja en estos órganos. Esto parece indicar la participación de la Trx f en otros procesos, además de la modulación de la FBPasa. Se encontró una elevada actividad de la FBPasa, medida en condiciones fisiológicas(pH 7,9) en granos inmaduros comparada con la presente en hojas, lo que podría estar relacionado con una elevada tasa de síntesis de almidón en los primeros y una alto ritmo de síntesis de sacarosa en las últimas. Durante la ontogenia los mayores niveles de expresión se encontraron en floración; sin embargo las actividades enzimáticas FBPasa y NADP-MDH fueron las menores en este estado fisiológico, posiblemente debido a la función exportadora de fotosintato de las hojas en ese momento. En las plantas sometidas a estrés lumínico las hojas inferiores mostraron, con respecto al control, mayores niveles de mRNA para las proteínas estudiadas no correspondidos a nivel de expresión traduccional. En las plantas sometidas a estrés lumínico las hojas inferiores mostraron, con respecto al control, mayores niveles de mRNA para las proteínas estudiadas, no correspondidos al nivel de expresión traduccional. Estudios de microscopía electrónica mostraron grandes desórdenes estructurales en los cloroplatos de hojas provenientes de tratamientos de estrés lumínico. La expresión trnascripcional de FBPasa y NADP-MDH, y en una menor medida e Trxs f y m, fue inhibida por baja irradiancia, tanto en normal como alta temperatura. Por el contrario, hojas de plantas crecidas a baja temperatura mostraron un alto nivel de transcriptos para las Trxs y sus proteínas diana, FBPasa y NADP-MDH, especialmente con baja irradicia. Aunque en una menor medida, un similar perfil se observó en el nivel de cada proteína, analizado mediante ELISA. Se concluye que con independencia del estado fisiológico en que se encuentra planta, el grado de expresión transcripcional y traduccional de FBPasa, NADP-MDH, Trx f y Trx m, obedece a mecanismos paralelos de regulación y posiblemente, dichas proteínas actúen como factores de expresión de unas respecto de otras. En relación a la participación de las Trxs f y m en mecanismos de defensa anti-estrés, ello estaría más relacionado con el proceso de aclimatación que con una respuesta inmediata a condiciones ambientales desfavorables

Universidad de Granada, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular. Leída 14-10-99