Regulación de la biosíntesis de carotenos de Phycomyces blakesleeanus

Abstract

La biosíntesis de carotenoides en el hongo Phycomyces blakesleeanus está regulada por factores internos y externos (luz, sexo, ciertos compuestos químicos). En esta Tesis se describe el efecto de varios de estos factores externos sobre la síntesis de carotenos y esteroles. Se ha desarrollado un nuevo criterio genético que permite determinar si las estimulaciones producidas por los distintos agentes comparten los mismos mecanismos de acción. También se ha aislado y caracterizado bioquímica y genéticamente un mutante de la carotenogénesis de un nuevo tipo. A la luz de los resultados obtenidos se concluye que: 1. Existen al menos dos mecanismos de activación química, representados por el ftalato de dimetilo y el retinol. Los otros fenoles estudiados activan la carotenogénesis por el mismo mecanismo que el ftalato de dimetilo. La activación de la carotenogénesis por todos los agentes químicos depende de la función del gen carI. 2. La carotenogénesis se regula mediante un mecanismo de retrohinibición mediado por el producto del gen carS y el beta-caroteno. El retinol activa la carotenogénesis mediante el bloqueo de este mecanismo. 3. La difenilamina, además de inhibir la deshidrogenasa del fitoeno, produce una activación global de la síntesis de caroteno debido a la carencia de beta-caroteno que impide la retroinhibición de la ruta. Por el contrario, otro inhibidor de la deshidrogenasa del fitoeno, el alcohol cinámico, activa la ruta por si mismo mediante el mismo mecanismo de estimulación que el ftalato de dimetilo. 4. La fotoestimulación de la carotenogénesis solo se produce durante un cierto periodo del crecimiento. Al igual que las demás respuestas de Phycomuces a la luz, la activación debida a la luz es la suma de dos componentes que responden a distintos flujos luminosos. 5. Existen cuatro mecanismos independientes de activación representados por el retinol, el ftalato de dimetilo, el sexo y la luz. 6. La función génica carRA es esencial para la biosíntesis de caroteno en Phycomyces. La carotenogénesis de los mutantes carentes de esta función no se estimula por ninguna de las activaciones conocidas. 7. El metabolismo del beta-caroteno es insignificante tanto en el tipo silvestre como en un mutante carS. El incremento en la acumulación de beta-caroteno de los mutantes superproductores del gen carS no se debe a la ausencia de degradación o transformación del beta-caroteno, sino a una síntesis más activa del mismo. 8. Las variaciones de la carotenogénesis debidas a mutación o a estimulaciones externas no van acompañadas de las modificaciones correlativas en la acumulación de esteroles. Este resultado sugiere la regulación independiente de las rutas metabólicas correspondientes. 9. La carotenogénesis y la esterogénesis ocurren en distintos compartimentos celulares. La ausencia del producto del gen carS conlleva un aumento en la síntesis de mevalonato dedicado exclusivamente a la producción de beta-caroteno. 10. Se propone un modelo para explicar la regulación por producto final y por la luz en el cual los productos de los genes carA y carS juegan el papel central. 11. El fenotipo de la estirpe S442 no se debe a la alteración de una deshidrogenasa específica para el zate-caroteno, sino a una mutación poco frecuente del gen carB, responsable de las cuatro deshidrogenaciones que convierten el fitoeno en licopeno.