Identificación funcional de genes que codifican para sacarosa sintasa en cianobacterias

MELISA A. PUNTILLO; ASENCIÓN DIEZ, MATÍAS D.; FIGUEROA, CARLOS M.; IGLESIAS, ALBERTO A.

Santa Fe

Congreso; XVII Encuentro de Jóvenes Investigadores de la Universidad Nacional del Litoral; 2013

Universidad Nacional del Litoral

La sacarosa (Suc, α-D-glucopiranosil-1,2-β-D-fructofuranósido) es un disacárido no reductor, que juega un papel central en el metabolismo de los hidratos de carbono de los organismos vegetales. La mayor parte del carbono fijado en los tejidos fotosintéticos de plantas se convierte en Suc para ser transportado y suministrado a tejidos heterotróficos y suplir las demandas de carbono y energía, tanto para el crecimiento como para la síntesis de compuestos de reserva (almidón, aceites, fructanos). Sin embargo, las cianobacterias (grupo extenso y heterogéneo de organismos procariotas que dieron origen a la fotosíntesis oxigénica) también son capaces de sintetizar Suc [Porchia, A.C., L. Curatti, and G.L. Salerno, 1999; Porchia, A.C. and G.L. Salerno, 1996]. Recientemente, en nuestro laboratorio se ha identificado una Suc Sasa cianobacteriana con especificidad diferencial por sustrato. Particularmente, las cianobacterias filamentosas fijadoras de nitrógeno, pueden diferenciar una célula vegetativa fotosintética en un heterocisto y lograr una separación espacial para poder realizar en paralelo la fotosíntesis O2‑dependiente y la fijación de nitrógeno O2-sensible, procesos mutuamente excluyentes. Esta diferenciación celular llevo a la necesidad de establecer un intercambio del carbono fotoasimilado por las células vegetativas hacia el heterocisto y el nitrógeno fijado por este último en dirección opuesta. Al igual que lo propuesto para las plantas, en estas cianobacterias la Suc cumple el rol principal como molécula de transporte [Cumino, A.C., 2007; Curatti, L., L. Giarrocco, and G.L. Salerno, 2006]. Por otra parte, en algunas cianobacterias unicelulares el rol putativo de la Suc no estaría limitado a la de molécula de transporte de carbono y energía. En estos organismos unicelulares que también fijan N2, la incompatibilidad entre la fotosíntesis oxigénica y la fijación de N2 se resolvería mediante una separación temporal de ambos procesos, a partir del control circadiano de la expresión de genes. Además, numerosas cianobacterias, tanto filamentosas como unicelulares sintetizan Suc en respuesta a estrés salino (u osmótico) lo cual ayudaría a mantener el balance osmótico y a estabilizar la estructura/función de proteínas y membranas [MacRae, E. and J. Lunn, 2012, Lunn, J.E., 2008, Lunn, J.E. and E. MacRae, 2003; Lunn, J.E., 2002; Kolman, M.A., 2012; Koch, K., 2004]. La reacción catalizada por la Suc sintasa: UDP‑Glc + Fru D Suc + UDP es reversible y, generalmente, está más relacionada a la degradación de Suc que a su síntesis [Koch, K., 2004; Winter, H. and S.C. Huber, 2000]. En plantas existen numerosas isoformas de Suc Sasa, pero debido a que el estudio funcional en plantas mutantes en cada isoforma individual no genera fenotipos cambiantes, aún hoy no se logra dilucidar la función que cumple cada una de ellas. En el caso de las cianobacterias filamentosas, también se encuentran varias isoformas de la Suc Sasa. A partir de esto, en este trabajo se ha abordado el desarrollo de herramientas moleculares para la obtención de las distintas isoformas de la Suc Sasa de la cianobacteria filamentosa Anabaena variabilis. El estudio comparativo de las propiedades cinéticas y estructurales de las dos Suc Sasas luego de obetener las enzimas en forma recombinante y con alto grado de pureza, nos permitirá profundizar los estudios de la función de estas enzimas, haciendo énfasis en la especificidad de sustratos que presentan.