Análisis estructural y funcional de las peroxidasas implicadas en la biosíntesis de ligninas en mutantes de "Arabidopsis"

Resumen

La síntesis de ligninas es un proceso que está catalizado por peroxidasa en sus fases finales. La peroxidasa de Zinnia elegans (ZePrx) está implicada inequívocamente en los últimos pasos de la biosíntesis de ligninas. Mediante una análisis bioinformático se ha mostrado que las isoenzimas de peroxidasa AtPrx 52 y 72 de Arabidopsis thaliana poseen las propiedades estructurales y catalíticas de ZePrx y que son compartidas por otras peroxidasas implicadas en la lignificación. De acuerdo con este análisis, las hormonas (auxinas, citoquininas, brasinosteroides y giberelinas) así como NO y H2O2, regulan probablemente a AtPrx52 y AtPrx72. Cuando se obtuvieron mutantes knockout de peroxidasa 52 y 72, los individuos mutantes presentaron diferencias relacionadas con los efectos de cada mutación sobre la expresión de la otra isoenzima de peroxidasa; sobre la actividad peroxidasa total; sobre la cantidad de proteínas totales; sobre los niveles de azúcares solubles y sobre los niveles de fenoles solubles. El principal efecto fenotípico común que tienen los mutantes atprx52 y atprx72 es una ralentización en el crecimiento en las primeras fases del desarrollo, pero a pesar de la reducción en lignina, los mutantes pueden completar su ciclo vital. Cuando se hizo la caracterización de los fenotipos de los mutantes de peroxidasa 52 y 72 en cuanto a su capacidad de fotosíntesis se observó una disminución en su tasa fotosintética de asimilación de CO2. En cada uno de los mutantes se producen ajustes diferentes en la etapa fotoquímica de la fotosíntesis, lo que revela la existencia de un sistema de inter-regulación entre la fotosíntesis y la lignificación. Además, el mutante atprx72 mostró una mayor resistencia frente a estrés oxidativo que el mutante atprx52 y que la variedad silvestre Col-0. Los resultados obtenidos en esta Tesis son prometedores para la obtención de plantas de interés agrícola e industrial con bajos contenidos en ligninas, resistentes y con una mayor palatabilidad, comestibilidad o idoneidad para la producción de celulosa.