Estudio del metabolismo de compuestos C4 en plantas C3 modificando los niveles de las enzimas involucradas en diversos sistemas biológicos

El malato es un compuesto C4 que participa en procesos metabólicos claves para las plantas tales como fotosíntesis, respiración, regulación del pH celular, apertura estomática, nutrición y respuestas de defensa. Su importancia en la fisiología de plantas C3 hace necesario el estudio de las proteínas involucradas en su metabolismo. Entre ellas se encuentra la enzima málica (EM), que cataliza la descarboxilación oxidativa de malato a piruvato y CO2, con la concomitante reducción de NAD(P). En este trabajo se planteó como objetivo general estudiar el metabolismo del malato en plantas de A. thaliana utilizando líneas con potenciales cambios en la abundancia de este ácido C4 dadas por alteraciones en los niveles de enzima málica, en condiciones normales de crecimiento y ante diversas situaciones de estrés. Plantas de Arabidopsis mutantes y sobreexpresantes en la isoforma EM-NADP2 mostraron alteraciones en los perfiles metabólicos y redox, los cuales reflejan una gran relevancia de esta enzima en la homeostasis vegetal. Estos cambios afectaron de manera diferencial a procesos celulares diurnos y nocturnos. A su vez, el aumento de la actividad de EM-NADP2 afectó el desarrollo de la planta y provocó una mayor sensibilidad a condiciones de estrés osmótico. Además, una línea mutante en el gen que codifica para EM-NADP1 mostró una incrementada tolerancia a la exposición a aluminio, indicando que dicha enzima podría estar implicada en el mecanismo de respuesta a este tipo de estrés, regulando los niveles citosólicos de malato en raíces y/o afectando las vías de señalización involucradas. Finalmente, se estudió la posible participación de las isoformas EM-NAD(P) de A. thaliana en la síntesis de malato in vivo. Experimentos de complementación utilizando cepas de levadura mutantes permitieron determinar que las isoformas EM-NADP1-3, todas ellas de localización citosólica, son capaces de asumir un rol anaplerótico en un contexto celular. La carboxilación de piruvato pudo ser medida en extractos vegetales, siendo EM-NADP2 la isoforma que más contribuye a esta actividad en hojas.