Caracterización evolutiva y molecular de la biosíntesis de trichotecenos y análisis del papel de los esteroles de membrana de trichoderma en la interacción con plantas
- Autores: Laura Lindo Yugueros
- Directores de la Tesis: Rosa Elena Cardoza Silva (dir. tes.), Pedro Antonio Casquero Luelmo (dir. tes.), Santiago Gutiérrez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de León ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Número de páginas: 364
- Títulos paralelos:
- Evolutionary and molecular characterization of the trichothecen biosynthesis and analysis of the role of Trichoderma membrane sterols in the interaction with plants
- Tribunal Calificador de la Tesis: Isidro González Collado (presid.), Carlos Barreiro Méndez (secret.), Mónica Gómez Malmierca (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Biosistemas por la Universidad de León
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
Los trichotecenos son una familia de toxinas derivadas de la vía de los terpenos que son producidos por múltiples géneros fúngicos. Durante este trabajo se ha llevado a cabo un análisis filogenético de estos hongos productores de trichotecenos y de los genes involucrados en esta ruta biosintética, así como estudios químicos y de biología molecular que permiten aclarar la función de cada gen. De esta forma, se ha visto que la diversidad estructural existente entre los más de 150 trichotecenos detectados hasta el momento se debe, desde el punto de vista evolutivo, a una ganancia o pérdida de genes tri y a los eventos que conducen a la variación de determinados genes para la adquisición de nuevas funciones. También se ha visto que la producción de diversidad de trichotecenos se debe, en parte, a fenómenos de transferencia horizontal de genes debido a que la evolución de las especies no está siempre relacionada con la evolución independiente de los clústeres de genes tri o de los genes individuales.
Durante este trabajo se han obtenido mutantes de Trichoderma arundinaceum con los genes tri3, tri17, tri6, tri10 y tri18 delecionados; los cuales han permitido el estudio de la función de cada gen en la producción de trichotecenos (harzianum A en este caso). Así, se ha visto que tri6 y tri10 son genes reguladores de la producción de trichotecenos. TRI6 codifica para una proteína de dedos de zinc Cys2Hys2. Su eliminación a nivel genómico compromete totalmente la producción de harzianum A (HA) y reduce la expresión de los genes tri, resultando por tanto ser un regulador positivo de los genes tri. Tiene además funciones como regulador global afectando a genes presentes en 10 de los 49 clústeres de biosíntesis de metabolitos secundarios detectados en esta especie. tri10, sin embargo, no es esencial, pero la deleción del gen tri10 reduce en más del 80% la producción de harzianum A. La proteína TRI10 también ejerce una regulación positiva de los genes tri en las primeras horas de crecimiento, tiempo en el que los genes reguladores tri6 y tri10 se expresan más.
Se definió la función de los genes tri3, tri17 y tri18. Las funciones de TRI17 y TRI18 fueron descritas por primera vez. TRI17 es la encargada de sintetizar la cadena lateral poliquetídica del HA: 8-carboxi-2,4,6-trieneoil-CoA. Tri18 es una acetiltransferasa necesaria junto a TRI3 para la conversión de trichodermol a harzianum A. Se ha demostrado que TRI3 cataliza la acetilación en C4 del trichodermol para formar trichodermina, mientras TRI18 cataliza la sustitución del grupo acetilo en C4 de la trichodermina por la cadena lateral sintetizada por el gen TRI17. Mientras TRI17 y TRI18 son esenciales para la producción de harzianum A, la eliminación del TRI3 conserva aproximadamente un 10% de la producción de este trichoteceno. Esto puede ser debido a que TRI18 conserva parte de la funcionalidad asignada al TRI3 o a la acción de alguna acetiltransferasa inespecífica existente en T. arundinaceum.
Por otra parte, la reducción de producción de HA no refleja una reducción en la actividad antimicrobiana de la especie. Esto ha sido atribuido, al menos en parte, a un aumento en la producción de aspinolidas, compuestos poliquetídicos con actividad antibiótica. Este hecho, sumado al aumento de ergosterol que acompaña la reducción de producción de trichotecenos permite deducir que la producción de trichotecenos está siendo utilizada por el hongo para regular la biodisponibilidad de farnesil difosfato, un intermediario clave en la vía de los terpenos del metabolismo primario.
Sumado a lo anterior, la secuenciación de los genomas de los mutantes y el estudio de RNAseq llevado a cabo con la cepa silvestre y el mutante delecionado en tri6 han permitido hacer un análisis bioinformático exhaustivo de la cepa que ha llevado a la detección de genes y análisis de clústeres. Esto es especialmente importante para detectar el potencial biosintético de la cepa y dejar abierta la puerta a futuros estudios.
Finalmente, y continuando con la relación del ergosterol con la biosíntesis de trichotecenos y la compleja red de interacciones que establece Trichoderma con la planta se procedió a hacer un estudio del efecto de ergosterol y de escualeno en plantas. A lo largo de este trabajo se ha analizado el efecto de ergosterol/escualeno en el crecimiento y transcripción de genes de plantas de tomate mediante un estudio de RNAseq comparativo de dos condiciones: con y sin los citados compuestos. Así se han detectado dos receptores putativos de estos compuestos y un factor de transcripción WRKY presunta-mente involucrado en la respuesta desencadenada en la planta por estos compuestos. Mutantes de Arabidopsis thaliana delecionados en un gen homólogo a este factor de transcripción revelaron su importancia como regulador negativo de la vía del salicilato y positivo de las vías del etileno y del jasmonato en presencia de ergosterol/escualeno.
