Participación de las oxidasas AtPAO1 y AtPAO2 en la producción de especies reactivas de oxígeno durante la interacción de arabidopsis con bacterias del género pseudomonas

Abstract

Las poliaminas (PAs) son aminas alifáticas de bajo peso molecular, las cuales tienen una importante actividad regulatoria en las células vegetales. Las principales PAs son la putrescina (Put), la espermidina (Spd), la espermina (Spm) y la termoespermina (tSpm). Estas moléculas se han visto involucradas en diferentes procesos de desarrollo vegetal y en la respuesta al estrés, por ejemplo, en el estrés biótico. El interés por estudiar la regulación de PAs a través del catabolismo ha crecido, ya que aún se desconocen muchas de las implicaciones de la degradación de PAs en eventos fisiológicos y de respuesta a estrés, así como la importancia del sitio donde se catabolizan. El catabolismo de PAs depende de dos grandes familias de oxidasas clasificadas de acuerdo a la afinidad por el sustrato (diamina o triamina y tetraamina) y a su cofactor: las diamina oxidasas dependientes de cobre (DAO) encargadas de la desaminación oxidativa de la Put, y las poliamina oxidasas dependientes de flavina (PAO) involucradas en la degradación de poliaminas superiores como la Spd, Spm y tSpm. Los principales productos de degradación incluyen aminoaldehídos, diaminopropano y peróxido de hidrógeno (H2O2). En la planta modelo Arabidopsis thaliana se han identificado cinco genes que codifican para enzimas PAO. Las enzimas AtPAO1 y AtPAO5 se localizan en el citosol, mientras que las enzimas AtPAO2, AtPAO3 y AtPAO4 se localizan en el peroxisoma. La compartamentalización de las enzimas PAO implica que las PAs pueden ser degradadas en diferentes compartimentos intracelulares, y que dependiendo de la afinidad de cada PAO por su sustrato existan regiones preferentes para la degradación de una PA en particular. Además, la generación de moléculas derivadas del catabolismo, como el H2O2 pueden variar en su concentración. Recientemente se ha propuesto que el H2O2 producido por el catabolismo de PAs y otras enzimas involucradas en la producción de especies reactivas de oxígeno (EROs) (NADPH oxidasa, peroxidasas, SOD (super oxido Resumen viii dismutasa), etc) pueden participar de manera conjunta en una señalización con múltiples efectos en defensa, desarrollo y la muerte celular programada. En el presente trabajo de tesis se inició la caracterización de dos PAOs de A. thaliana con localización subcelular distinta: AtPAO1 (citoplásmica) y AtPAO2 (peroxisomal) en la interacción con bacterias del género Pseudomonas. Estas oxidasas se inducen a las 72 h post-infección en la interacción con Pseudomonas syringae y se mantienen reprimidas en interacción con Pseudomonas viridiflava. De acuerdo al análisis de la línea doble mutante (Atpao1-1 x Atpao2-1) en interacción con P. syringae, se evidenció la susceptibilidad a la infección respecto a plantas silvestres (ecotipo Col-0) y en la mutante sencilla Atpao1-1 se observó una resistencia a la infección. Resultados histoquímicos y cuantitativos sugieren que la linea doble mutante produce menos peróxido de hidrógeno y del ión radical superóxido (O2) al compararla con las lineas mutantes sencillas y las plantas silvestres. De acuerdo a estos resultados podemos resaltar la importancia de las PAOs y su ubicación intracelular en la interacción Arabidopsis-P. syringae, el H2O2 derivado del catabolismo de PAs así como la posible relación con otras enzimas tales como la NADPH oxidasa.