Regulación de la vía de síntesis de los alcaloides indólicos en raíces transformadas de Catharanthus roseus / Oscar Alberto Moreno Valenzuela

Tesis (Doctorado en Ciencias y Biotecnología de Plantas) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 1998.

El nivel de diferenciación celular tiene una función muy importante en la regulación de la síntesis de los metaboütos secundarios en los cultivos de tejidos vegetales, por lo que en la primera parte de este trabajo, se estudió la función de la diferenciación en la regulación de la vía de síntesis de los alcaloides indólicos en Catharanthus roseus empleando como modelo experimental raíces transformadas que fueron sometidas a un proceso de desdiferenciación-rediferenciación. Las raíces transformadas se cultivaron en el medio de Phillips y Collins (1979), al cual se le modificó el contenido de micronutrientes (5 veces más que el control) (Coello-Coello, comunicación personal). Bajo estas condiciones, se obtuvieron de manera directa células en suspensión a partir de las raíces y posteriormente, estas células en suspensión fueron interconvertidas a raíces al cultivarlas en el medio en que originalmente se mantienen a las raíces (B5´a la mitad de su fuerza iónica). El contenido de alcaloides totales fue 5 veces más bajo en los cultivos de células en suspensión comparadas con las raíces originales, pero cuando se regeneraron raíces a partir de las células en suspensión, los niveles de alcaloides fueron muy similares al control. La actividad de las enzimas triptofano descarboxilasa (TDC, E.C. 4.1.1.28), estrictosidina sintasa (SSS, E.C. 4.3.3.2) y 3-hídroxi-3-metil-glutaril coenzima A reductasa (HMGR, E.C. 1.1.1.34) disminuyeron hasta niveles básales en los cultivos desdiferenciados. Al regenerar las raíces, el nivel de actividad de la HMGR fue muy simiiar al de las raíces originales; mientras que las actividades de la TDC y de la SSS sólo fueron el 5 por ciento y el 30 por ciento, respectivamente de la actividad enzimática del control. Este hecho sugiere que el nivel de diferenciación celular regula la acumulación de los alcaloides y la expresión de algunas de las enzimas involucradas en su síntesis. En el estudio de la regulación de las vías de síntesis de los alcaloides indólicos, los inductores bióticos se han utilizado muy ampliamente, ya que pueden estimular un aumento, no sólo en el contenido de estos compuestos, sino también en la actividad de algunas de las enzimas que participan en estas vías. Durante la segunda etapa del proyecto, se estudió el efecto de la macerozima sobre la producción de alcaloides totales, los niveles de ajmalicina y de cumarinas, así como también sobre las actividades de la TDC -y de la fenilalanina amonio üasa (PAL, E.C. 4.3.1.5). La macerozima estimuló, de manera dependiente de la dosis, un aumento en la acumulación de los metaboütos secundarios. La ajmalicina aumentó en un 90 por ciento y los alcaloides totales en un 30 por ciento en relación al control. La actividad de la TDC aumentó hasta en un orden de magnitud cuando las raíces fueron tratadas con 1 por ciento (PA/) de macerozima, mientras que la actividad de la PAL aumentó aproximadamente 4 veces. Se analizó la posible función de la fosfoüpasa C (PLC, E.C. 3.1.4.3) como componente del mecanismo de transducción de señales en respuesta a la inducción con macerozima y se encontró que la macerozima regula de manera indirecta (generando oligosacáridos al hidrolizar la pared celular de las raíces transformadas) a la actividad de la PLC en forma bifásica, dependiendo de la concentración de macerozima utilizada. La inducción de la actividad de la PLC con el tratamiento con la macerozima dependió de la duración del tratamiento. Después de 30 min de adicionado el inductor, la actividad de la PLC aumentó en un 300 por ciento. Por último, cuando se adicionó neomicina, un inhibidor de la actividad de la PLC, al medio de cultivo de las raíces.