Actividad nucleasa en judía y su relación con la síntesis de ureidos durante la germinación y senescencia

Abstract

La judía es una leguminosa ureídica puesto que transporta el nitrógeno fijado en los nódulos hacia las partes aéreas en forma de ureidos, mientras que las leguminosas amídicas lo hacen en forma de amidas. Los ureidos presentan una alta eficacia como moléculas de transporte de nitrógeno por su elevado ratio N:C, por lo que también podrían ser usados como forma de transporte de nitrógeno en diferentes condiciones fisiológicas. Las nucleasas son enzimas que están implicadas en la degradación de ácidos nucleicos y la familia S1/P1 se ha involucrado en este proceso durante la muerte celular programada. En esta Tesis se han analizado las actividades nucleasas y ribonucleasas en judía en diferentes procesos fisiológicos a lo largo de su desarrollo y se ha comparado con la concentración de ureidos. También se ha determinado la expresión de los genes que codifican las nucleasas de la familia S1/P1. En ejes en desarrollo de plántulas de judía se ha determinado una nucleasa mayoritaria, cuya actividad precede a la acumulación de ureidos que se produce en este tejido. La proteína con actividad nucleasa de ejes se ha purificado y se ha identificado el gen que la codifica, denominándose PVN1. Este gen pertenece a la familia S1/P1 junto con sus cuatro homólogos en judía. PVN1 fue el gen de esta familia con expresión mayoritaria en plántulas de judía desarrolladas bajo diferentes condiciones. La demanda de nutrientes por parte del embrión podría regular la expresión de PVN1. Además, se han determinado las actividades nucleasas y expresión de los miembros de la familia S1/P1 de judía en varios procesos en los que se produce una significativa movilización de nutrientes, como son la senescencia de hojas y de cotiledones. En ambos procesos se observó un incremento en los valores de actividad de diferentes nucleasas, un aumento en la expresión de diferentes miembros de la familia S1/P1 y una acumulación de los ureidos. Durante senescencia de hojas se ha observado la inducción de los genes PVN2 y PVN5, mientras que durante la senescencia de cotiledones se indujo la expresión de PVN4 y PVN5. Los productos de las reacciones de estas nucleasas podrían dar lugar a los ureidos y éstos transportarse a otras partes de la planta.

French bean is a ureide legume since it transports the fixed nitrogen in nodules to the aerial parts of the plants in form of ureides, whereas the amide legumes transport the fixed nitrogen as amides. The ureides have a high rate N:C being ideal nitrogen transport molecules, and they could have this role in others physiological processes. Nucleases are enzymes involved in the catabolism of nucleic acids and the S1/P1 family has been implicated in this process during programmed cell death. In this Thesis the nuclease and ribonuclease activities have been analyzed in French bean along its development and they have been compared to ureide levels. The expression of the genes coding for S1/P1 nuclease family has been determined as well. In developing axes from French bean seedlings a major nuclease has been determined, whose activity precedes ureide accumulation in this tissue. A protein with nuclease activity has been purified and the gene that codify it has been identified and named PVN1. This gene along with others four form the S1/P1 family in French bean. PVN1 was the predominant gene expressed in seedlings developed under several physiological conditions. The nutrient demand by embryos could regulate PVN1 gene expression. In addition, the nuclease activities and gene expression have been determined in several processes with a significant nutrient mobilization, such as leaves and cotyledons senescence. In both processes, the activity of several nucleases and the expression of several genes of S1/P1 family increased, as well as the ureide concentration. During leaf senescence the genes PVN2 and PVN5 induced, whereas in cotyledon senescence the genes PVN4 and PVN5 increased its expression. The products from the nuclease reactions could lead to ureide production and those could be transported to other part of the plant.