Estudio comparativo de las enzimas implicadas en la biosíntesis de arginina a partir de ornitina en plantas

Abstract

La arginina es un aminoácido presente en todos los organismos cuya función principal es formar parte de la estructura primaria de las proteínas, pero también tiene otros destinos, como la síntesis de poliaminas y óxido nítrico (ON), participa en el metabolismo de la prolina. En vegetales, además, debido a su alto contenido en nitrógeno (4 átomos de nitrógeno frente a 6 de carbono) sirve como almacén transitorio y a largo plazo de nitrógeno, en forma de proteínas de reserva. Dada la limitación que supone la falta de nitrógeno para el desarrollo de las plantas, muchas han desarrollado estrategias para la rápida captación y acumulación de cualquier especie de nitrógeno que haya disponible. Una de estas estrategias es la acumulación transitoria de arginina, en su forma libre o como parte de las proteínas de reserva, que, acumuladas en la semilla, también proveen del nitrógeno necesario para el desarrollo del embrión durante la germinación. Todas las plantas pueden sintetizar poliaminas a partir de arginina, a través de la ruta de la enzima arginina descarboxilasa (ADC) localizada en el cloroplasto. Sin embargo, existe otra ruta de síntesis de poliaminas, a partir de ornitina, mediante la enzima ornitina descarboxilasa (ODC). En las plantas que no poseen esta ruta alternativa, todo el flujo de nitrógeno para la síntesis de poliaminas, arginina y ON debe pasar por la síntesis de arginina, por lo tanto, la ausencia de ODC supone una mayor eficiencia de la ruta para producir arginina. Se comparan desde el punto de vista cinético las enzimas ornitina transcarbamoilasa (OTC), argininosuccinato sintetasa (ASSY) y argininosuccinato liasa (ASL) de cuatro especies vegetales usadas como modelo de investigación, como son Pinus pinaster, Arabidopsis thaliana, Marchantia polymorpha y Physcomitrella patens, que además cuentan con dos particularidades: sólo P. pinaster y A. thaliana poseen una semilla con reservas nutricionales y tanto A. thaliana como P. patens carecen de ODC.