Explorando las funciones moleculares de nuevos elementos regulatorios de la expresión génica de enzimas málicas vegetales

Abstract

La enzima málica NADP-dependiente (NADP-ME) cataliza la conversión reversible de malato a piruvato y dióxido de carbono, utilizando como cofactor NADP+ y un catión divalente esencial para su actividad. La NADP-ME está ampliamente distribuida en la naturaleza, y por lo general, cada organismo presenta más de una isoforma activa. En plantas, a excepción de las NADP-MEs implicadas directamente en la fotosíntesis, el rol biológico particular del resto de las isoformas es poco claro. Un análisis filogenético de la familia NADP-ME de plantas mono y dicotiledóneas distribuye estas enzimas en cuatro grupos, dentro de los cuales las proteínas presentan un alto grado de conservación tanto de rasgos peptídicos y estructurales como de abundancias espacio-temporales, que podrían estar relacionados con funciones conservadas. En particular, AtME1 de Arabidopsis thaliana y ZmNADP-ME3 de Zea mays pertenecen a un mismo grupo filogenético que abarca isoformas citosólicas de mono y dicotiledóneas, indicando una relación evolutiva estrecha y quizás una función altamente conservada en angiospermas, aún desconocida. Ambas enzimas se expresan casi exclusivamente durante el desarrollo del grano, son inducibles con el avance de la dormición del grano y mediante la hormona ABA. Mediante análisis bioinformáticos sobre los genes que codifican estas enzimas y de NADP-MEs embrionarias de especies monocotiledóneas, se identificaron arreglos conservados de elementos cis conocidos y desconocidos en la zona del inicio transcripcional anotada. Entre estos elementos se encuentra una díada de motivos de respuesta a ABA (ABRE). Con el fin de profundizar en la caracterización de la familia NADP-ME de maíz y en la identificación de características específicas de ZmNADP-ME3, se recopiló información genómica, transcriptómica y proteómica a partir de bases de datos y trabajos sobre análisis de expresión, obteniendo patrones de expresión únicos para cada isoforma NADP-ME de maíz. Además, se realizaron ensayos de expresión para demostrar la funcionalidad de diferentes fragmentos de la zona del inicio transcripcional del gen ZmNADP-ME3. Esto resultó en la identificación de regiones necesarias para regular el inicio transcripcional a partir de este promotor.