Identificación y caracterización de un nuevo tipo de tiorredoxina reductasa de plantas

Abstract

El objetivo central de este trabajo ha sido el estudio del gen NtrC de arroz. Para ello se plantearon los siguientes objetivos: 1. Caracterización de la familia génica Ntr de arroz mediante el estudio de las relaciones filogenéticas y el análisis de la expresión diferencial de los distintos miembros. 2. Clonación y caracterización bioquímica de NTRC. Estudio del mecanismo de acción y de la estructura cuaternaria de la enzima. 3. Localización subcelular de NTRC en arroz y estudio de la posible función de NTRC en plantas. CONCLUSIONES 1. La familia génica de NTR de arroz está compuesta por tres genes. Dos de ellos codifican para NTRs de tipo procariota, muy relacionados con proteínas homólogas de hongos y bacterias. El tercer gen, NtrC, exclusivo de organismos fotosintéticos, es un nuevo tipo de enzima, probablemente de origen endosimbionte. 2. La estructura primaria de NTRC contiene los elementos característicos de las NTRs de plantas y motivos adicionales; una posible secuencia señal en el extremo N-terminal y un dominio tipo tiorredoxina en el extremo C-terminal que incluye un sitio activo canónico. La caracterización bioquímica de la proteína mostró que se trata de una enzima bifuncional, con actividades tiorredocina reductada dependiente de NADPH y tiorredoxina. La funcionalidad de cada dominio reside en el par de cisteínas que conforman cada sitio redox. 3. Se han identificado de splicing alternativo en OsNtrC, que generan transcritos maduros con diferencias en la secuencia final del mensajero. El splicing constitutivo del gen produciría un mRNA que codifica para una proteína de localización cloroplastídica. Así, ensayos de fraccionamiento subcelular identificaron la proteína en el estroma y tilacoide de arroz. Aunque el gen se expresa en tejidos no fotosintéticos, la proteína solo ha sido detectada en tejidos verdes. 4. La estructura cuaternaria de NTRC alterna entre un estado oligomérico y una forma dimérica, en un equilibrio dinámico regulado por piridín nucleótidos. La unidad mínima catalítica de la enzima es el dímero, a través de un mecanismo de transferencia de electrones entre dominios de monómeros diferentes. 5. NTRC constituye un sistema NTR/Trx con elevada eficiencia en la reducción de BAS1, una 2-Cys Prx implicada en la detoxificación del cloroplasto. Este hecho, unido al fenotipo observado en ausencia de NTRC en Arabidopsis indica que NTRC constituiría un sistema alternativo en la detoxificación del cloroplasto.