Accumulation of ureides in response to water deficit in Phaseolus vulgaris and characterization of PRAT and XDH, two key enzymes in ureide synthesis
Acumulación de ureidos en respuesta al déficit hídrico en Pahseolus vulgaris y caracterización de la PRAT y la XDH, dos enzimas clave en la síntesis de ureidos
Autor
Coleto Reyes, Inmaculada
Director/es
Pineda Priego, ManuelMuñoz Alamillo, Josefa
Editor
Universidad de Córdoba, UCOPressFecha
2015Materia
UreidosPhaseolus vulgaris
PRAT
XDH
Síntesis
Déficit hídrico
Ureides
Synthesis
Water deficit
METS:
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Mostrar el registro completo del ítemResumen
Los ureidos alantoína y alantoato son las formas mayoritarias en las que se
almacena y transporta el nitrógeno fijado en los nódulos de las leguminosas
tropicales o de tipo ureídico como la soja (Glycine max) y la judía (Phaseolus
vulgaris). En las leguminosas ureídicas, el déficit hídrico produce la inhibición de
la fijación de nitrógeno, a la vez que aumenta el contenido de ureidos en las
hojas. La síntesis de ureidos se lleva a cabo por el catabolismo oxidativo de
purinas que pueden haber sido sintetizadas de novo o proceder del reciclaje de los
nucleótidos de purina. En este trabajo, se ha llevado a cabo un análisis del
metabolismo de los ureidos en variedades de P. vulgaris con distinto grado de
tolerancia a la sequía. La determinación del contenido de ureidos en los distintos
genotipos de judía sometidos a estrés hídrico mostró que la acumulación de
ureidos se correlacionaba con el grado de tolerancia a la sequía de los mismos,
siendo mayor en los más sensibles. Además, la acumulación de ureidos se debía a
la activación de su síntesis en tejidos diferentes a los nódulos. Para analizar la
procedencia de los ureidos acumulados durante el estrés hídrico, se han estudiado
las enzimas xantina deshidrogenasa (XDH) y glutamina fosforribosilpirofosfato
amidotransferasa (PRAT), cruciales en la regulación de la oxidación y en la
síntesis de novo de purinas, respectivamente. Se ha aislado la secuencia
codificante y la región promotora del gen XDH de P. vulgaris, en la que se han
encontrado diversos motivos de regulación por estrés. Los análisis de expresión y
de actividad mostraron un aumento del nivel de PvXDH en respuesta a la sequía
y a tratamientos con diferentes fitohormonas relacionadas con estreses abióticos o
bióticos. Además de la actividad deshidrogenasa, la enzima PvXDH es capaz de
catalizar la oxidación de la xantina y el NADH por oxígeno molecular. Sin
embargo, solamente la actividad deshidrogenasa aumentó por el estrés.
Curiosamente, el óxido nítrico (ON) produjo una inhibición de la actividad XDH
en las hojas pero no en los nódulos de judía y la inhibición en hojas se impidió
por ácido úrico añadido. Cuando se bloqueó la expresión del gen PvXDH por... The ureides allantoin and allantoate are the mayor forms in which the nitrogen
fixed in the nodules is stored and exported in tropical or ureidic legumes such as
the soybean (Glycine max) and common bean (Phaseolus vulgaris). In ureidic
legumes, nitrogen fixation is inhibited under water deficit, but the ureide content
of leaves increases under these conditions. Ureide synthesis takes place by the
oxidative degradation of purine bases, whose origin may be the de novo synthesis
or the remobilization of preexisting purine nucleotides. In this work, an analysis
of the ureide metabolism has been performed in several varieties of P. vulgaris
with different degree of drought tolerance. The determination of the ureide
concentration in different common bean genotypes subjected to water stress
showed that the accumulation of ureides correlates with the degree of drought
sensitivity of the varieties, being higher in the sensitive varieties than in the
tolerant ones. Moreover, ureides accumulation was due to the activation of their
synthesis in tissues other than nodules. To determine the origin of ureides
accumulated during water deficit, the enzymes xanthine dehydrogenase (XDH)
and glutamine phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase (PRAT), which are
pivotal in the regulation of the oxidation and de novo synthesis of purines,
respectively, have been studied. The coding sequence and the promoter region of
the XDH gene from P. vulgaris have been isolated. Analysis of the sequences
revealed the presence of several stress-related regulatory motifs in the proximal
promoter sequence and expression and activity analyses showed an enhancement
in the PvXDH level in response to drought and in response to treatments with
phytohormones related to abiotic and biotic stresses. Besides the dehydrogenase
activity, the PvXDH protein is also able to catalyze the oxidation of xanthine and
NADH by molecular oxygen; however, only the dehydrogenase activity increased
in response to stress. Interestingly, nitric oxide (NO) inhibited the XDH activity
in leaves, but not in nodules of common bean, and the inhibition in leaves was
blocked by exogenous uric acid. When the expression of PvXDH gene was...