Caracterización molecular de aciltransferasas implicadas en la síntesis de triglicéridos de ricinus communis l.

Resumen

El ricino (Ricinus communis L.) es una planta cultivable en el entorno mediterráneo con interesantes características agronómicas e industriales. Su alto rendimiento en la producción de aceite (460-2000 Kg/ha) y su perfil lipídico, compuesto casi exclusivamente por acido ricinoleico (80-90%), sumado a la multitud de aplicaciones industriales de este ácido graso inusual (en la fabricación de pinturas, barnices, aditivos, polímeros, biolubricantes, cosméticos, biodiesel, etc.) lo convierten en un cultivo con excelentes perspectivas de futuro. La planta de ricino ha centrado un considerable interés en los últimos años tanto por su posible utilización como biofactoría productora de aceites de diseño, como por la utilización de determinados genes implicados en la síntesis y acumulación de ricinoleico en estrategias dirigidas a la producción de este ácido graso en otras plantas oleaginosas mediante ingeniería genética. En ambas vertientes resulta esencial el estudio de los genes de ricino encargados no solo de la síntesis del ácido ricinoleico sino también de su incorporación preferencial (canalización) hacia la formación de los triglicéridos (TAG) que componen el aceite altamente enriquecido en este ácido graso. El objetivo general de esta tesis ha consistido en el estudio de diversos genes que codifican aciltransferasas implicadas en diferentes etapas de la incorporación de los ácidos grasos a los TAG. En particular se ha abordado la caracterización de los genes potencialmente candidatos para las actividades enzimáticas microsomales glicerol-3-fosfato aciltransferasa (GPAT), lisofosfatidato aciltransferasa (LPAT) y lisofosfatidilcolina aciltransferasa (LPCAT). En el caso de la actividad GPAT se han clonado y estudiado tres genes (RcGPAT1/3) con homología a las GPAT microsomales descritas en mamíferos. La caracterización de los productos génicos en el sistema de expresión de levadura mostró una moderada actividad LPAT para dos de ellos, aunque ninguno reveló actividad de acilación significativa sobre G3P. Esto indica que la identidad de la GPAT microsomal en plantas continúa siendo desconocida. En cuanto a la búsqueda de genes LPAT, han sido clonados y analizados dos candidatos con distinto origen evolutivo RcLPAT2 y RcLPATB. El estudio de sus actividades enzimáticas revela una distinta preferencia en cuanto a los ácidos grasos que componen sus sustratos, de manera que RcLPAT2 incorpora de modo preferencial el ácido ricinoleico cuando el aceptor de acilos (lisofosfatidato) es ricinoleil-LPA, mientras que cuando el aceptor es oleoil-LPA el ácido graso preferido en el dador (acil-CoA) es el oleico. Ello sugiere un posible papel de RcLPAT2 en la canalización del ácido ricinoleico hacia los TAG, y por tanto su posible utilidad desde el punto de vista biotecnológico. Por último se ha clonado y caracterizado el gen RcLPCAT implicado en la incorporación de los ácidos grasos en forma de acil-CoA a los fosfolípidos de membrana. El estudio del producto génico muestra una preferencia por los ácidos grasos usuales como oleico, en detrimento del ricinoleico que resulta claramente discriminado. La especificidad observada para RcLPCAT podría contribuir por tanto a la exclusión del ricinoleico de los fosfolípidos que componen las membranas, evitando así su posible efecto deletéreo. Los resultados obtenidos en su conjunto han permitido identificar algunas dianas importantes para la canalización del ácido ricinoleico a los TAG, así como para su exclusión de las membranas, lo que supone un avance significativo con vistas a futuras aplicaciones biotecnológicas.