Clonación, caracterización molecular y análisis de la expresión de la familia de genes que codifican la asparragina sintetasa en girasol (helianthus annuus l.)

Resumen

El nitrógeno es un elemento esencial para la vida de las plantas. No es extraño, por tanto, que estos organismos hayan desarrollado una serie de mecanismos muy eficientes para adquirir y conservar este elemento, que en su conjunto se denominan metabolismo del nitrógeno. La asparragina y la enzima asparragina sintetasa (AS; EC 6.3.5.4) son dos elementos claves del metabolismo del nitrógeno de plantas de cultivo como el maíz, el guisante y el espárrago. A pesar de la importancia agronómica del girasol no existen datos acerca del metabolismo de la asparragina en esta planta. Con el fin de subsanar, en parte, este desconocimiento se ha realizado en el presente trabajo un estudio de la base molecular del metabolismo de la asparragina en el girasol. La asparragina sintetasa de girasol está codificada por una pequeña familia de genes homólogos compuesta por tres miembros: HAS1, HAS1.1 Y HAS2. HAS1 Y HAS1.1 son genes gemelos que codifican polipéptidos de la clase I con estructura primaria y secundaria muy semejante. El gen HAS2 codifica un polipéptido de la clase II que carece de la región C-terminal variable y es más semejante a las AS de otras especies de plantas que a las de girasol. Los polipéptidos HAS1, HAS1.1 y HAS2 son asparragina sintetasas dependientes de glutamina de tipo Ntn porque presentan en su secuencia los residuos aminoacídicos esenciales que conforman el dominio de unión a este sustrato, y el túnel molecular que une dicho dominio con el dominio de unión al aspartato y al AMP que son característicos de este tipo de AS. Los polipétidos codificados por HAS1 o HAS2 son AS funcionales porque complementan una estirpe de E.coli auxótrofa para la asparragina, lo que además demuestra que la carencia de la región C-terminal variable no impide la catálisis. Los genes que codifican la AS de girasol muestran patrones de expresión diferentes que indican una diversidad de funciones para sus productos.