Caracterización molecular del metabolismo del alantoato en judía (Phaseolus Vulgaris)

Abstract

En plantas, la degradación del alantoato es un paso indispensable para el reciclaje de las bases nitrogenadas. Además, en las leguminosas tropicales, como judía y soja, los ureidos alantoína y alantoato son las formas mayoritarias de transporte del nitrógeno fijado y su acumulación se ha relacionado con la inhibición de la fijación de nitrógeno en condiciones de sequía. En este trabajo se ha identificado y caracterizado una alantoato amidohidrolasa (PvAAH) en judía. Los resultados obtenidos tras bloquear mediante RNAi la expresión de esta proteína sugieren que la AAH es la enzima responsable de la degradación del alantoato en judía. El análisis del metabolismo del alantoato en plantas de judía mostró un incremento en el contenido de ureidos en las partes aéreas de la planta durante la etapa reproductiva del desarrollo, tanto en plantas noduladas como en plantas sin nódulos, así como en plantas sometidas a oscuridad. Este incremento de ureidos se correlacionó con el aumento de la actividad alantoinasa en los tallos, regulada a nivel transcripcional, y con el descenso de la actividad PvAAH en las hojas. Además, en ambas situaciones, el aumento en los niveles de ureidos se acompañó con un incremento en los niveles de glucosa y almidón en las hojas. Asimismo, se observó un descenso en la actividad PvAAH en hojas de plantas sometidas a déficit hídrico y un aumento en la expresión del gen PvAAH en respuesta a diferentes hormonas relacionadas con la respuesta a estrés.

Allantoate degradation is an essential step for recycling purine-ring nitrogen in all plants. Furthermore, in tropical legumes, as common bean and soybean, the ureides allantoin and allantoate are the mayor transport form of fixed nitrogen and ureide accumulation has been related with the inhibition of nitrogen fixation under drought conditions. In this work, an allantoate amidohydrolase (PvAAH) enzyme from common bean has been identified and characterized. The results obtained after blocking PvAAH expression using RNAi suggest that the PvAAH is the enzyme responsible for degrading allantoate in common bean. The analysis of the allantoate metabolism in common bean plants showed an increase in the ureide content in the aerial tissues during the reproductive developmental stage both, in nodulated and nonoduladed plants, as well as in plants subjected to darkness. This increase of ureides was correlated with an increase of the allantoinase activity in the stems, regulated at transcriptional level, and with a decrease of the PvAAH activity in the leaves. In addition, in both situations, ureide accumulation was accompanied by an increase in glucose and starch in leaves. Likewise, a decrease in the PvAAH activity was observed in leaves of plants submitted to water deficit, and the expression of the PvAAH gene was induced in plants treated with several stress-related phytohormones.