Caracterització i propietats de dues endo-?-(1,4)-glucanases implicades en l'estovament del fruit de maduixa.

Abstract

Un dels enzims que podria tenir una acció important en l'estovament de la maduixa és l'endo-?-(1,4)-glucanasa (EGasa). Donat que aquest estovament produeix pèrdues comercials molt importants, es va plantejar l'objectiu de caracteritzar la funció biològica de dues endo-?-(1,4)-glucanases aïllades prèviament en fruit de maduixa: Cel1 i Cel2.<br/><br/>En maduixa, l'activitat EGasa augmenta durant la maduració, i aquest augment coincideix temporalment amb l'increment d'expressió i acumulació proteica de Cel1 i Cel2. L'expressió superposada de Cel1 i Cel2 en maduixa observada per Northern-blot, podria indicar una certa cooperació d'aquests dos enzims en el metabolisme dels polímers de la paret cel·lular que acompanya a la maduració del fruit. Cel1 en maduixera no s'expressa en teixits diferents del fruit, per tant, es pot afirmar que entre totes les EGases descrites fins ara, i que s'expressen en fruits, Cel1 és la que té el patró d'expressió més específic de maduració. L'acumulació de Cel2 durant el procés de maduració suggereix un paper important d'aquesta EGasa en l'estovament dels fruits. A més, l'expressió de Cel2 en teixits en creixement dóna suport a una participació d'aquest gen en les modificacions de la paret cel·lular que acompanyen el creixement i l'expansió cel·lular.<br/><br/>El punt isoelèctric trobat per Cel1 és de 8'5, molt proper al valor teòric predit a partir de la seqüència. Cel2 en canvi, presenta un punt isoelèctric de 5'0, molt diferent del valor teòric predit. Ambdues proteïnes presenten un senyal consens per la N-glicosilació, però només Cel1 té afinitat per la concanavalina A. Per tant, o bé només Cel1 està realment glicosilada in vivo, o més probablement, Cel1 i Cel2 es conjuguen amb residus glucosídics diferents.<br/><br/>L'eliminació dels aquenis del fruit inicia el procés de maduració de la maduixa, provocant un augment de l'expressió i de l'acumulació proteica de Cel1 i Cel2. Donat que en els aquenis es produeix la síntesi i alliberació d'auxines, es pot afirmar que Cel1 i Cel2 estan sota control negatiu de les auxines. L'aplicació exògena d'etilè en fruits de maduixa no modifica l'expressió de Cel1 i Cel2, indicant que aquesta hormona no intervé en la regulació transcripcional d'aquests gens.<br/><br/>S'ha detectat cinc isoformes amb activitat endoglucanasa en extractes proteics totals de maduixa madura; una isoforma bàsica i quatre isoformes àcides. Mitjançant Western-blot del gel nadiu, s'ha vist que la isoforma de pI bàsic (pI 8'5) es correspon a Cel1, mentre una de les isoformes àcides, de pI 5-5'5, es correspon a la proteïna Cel2.<br/><br/>La sobreexpressió de Cel1 en el llevat Pichia pastoris produeix una proteïna que es troba glicosilada i probablement unida iònicament a la paret cel·lular del llevat. Aquesta proteïna té un pH òptim d'activitat endoglucanasa de 7'5 i ha mostrat afinitat significativa només per substrats amb enllaços ?-(1,4): CMC, xiloglucans i Cel·lulosa CF-11. Per tant, els substrats potencials in vivo per la proteïna Cel1 podrien ser els xiloglucans i/o la cel·lulosa de la paret cel·lular.<br/><br/>La inhibició antisentit de l'expressió de Cel1 en plantes transgèniques de maduixa disminueix clarament l'acumulació de la proteïna i resulta en una reducció parcial de l'activitat endoglucanasa total en fruit madur. Estudis preliminars mostren que això es tradueix només en una lleugera disminució de la textura del fruit. Aquests resultats suggereixen que hi ha altres enzims implicats en l'estovament del fruit que compensen la inhibició de Cel1, o bé que la contribució de Cel1 a l'activitat endoglucanasa total és petita.<br/><br/>No s'han pogut obtenir plantes de maduixa transgèniques antisentit amb expressió reduïda per Cel2. Aquest fet es podria explicar perquè Cel2 és un gen imprescindible per la planta, i per tant, sense la seva expressió les plantes no es poden desenvolupar.