Resumen de Estructura y función de hemoglobinas atípicas de leguminosas modelo
El objetivo general de la tesis doctoral ha sido la caracterización bioquímica y funcional de hemoglobinas simbióticas (o leghemoglobinas; Lbs) y no simbióticas (Glbs) de las leguminosas modelo Medicago truncatula y Lotus japonicus. En M. truncatula hemos identificado dos hemoglobinas de gran interés para un estudio detallado: una Glb de clase 1, designada MtGlb1-2 (Medtr4g068870), y una Lb inusual, designada MtLb3 (Medtr1g090810).
En la tesis demostramos que el gen MtGlb1-2 se expresa en los meristemos y haces vasculares de las raíces y nódulos de M. truncatula y que da lugar a cuatro formas de splicing alternativo, las cuales producen proteínas con uno o dos hemos. Este es un caso situación único en plantas. Un aspecto fundamental ha sido la caracterización de dos de las cuatro proteínas derivadas del gen, una con dos hemos (MtGlb1-2.1) y otra con un hemo (MtGlb1-2.4) mediante técnicas espectroscópicas. También hemos obtenido proteínas mutantes sustituyendo las histidinas distales por leucinas para determinar la funcionalidad de los hemos. El estudio de las proteínas muestra que tienen una reactividad extrema con ligandos biológicos como el óxido nítrico (NO) y el nitrito. Estas características inusuales nos llevan a proponer que MtGlb1-2 puede actuar secuestrando o produciendo NO, dependiendo de la disponibilidad de oxígeno en el tejido.
Asimismo, se ha caracterizado la MtLb3, antes mencionada, y la LjGlb2-1 (Lj5g3v1699110) de L. japonicus. La LjGlb2-1 está anotada en las bases de datos como Lb, pero los datos obtenidos en la tesis indican que es una Glb de clase 2. Puesto que las Lbs derivan evolutivamente de las Glbs de clase 2, y además MtLb3 y LjGlb2-1 están próximas filogenéticamente, nuestro estudio comparativo es de especial relevancia. La caracterización bioquímica mostró que tanto LjGlb2-1 como MtLb3 tienen propiedades inusuales en su interacción con el NO y en sus actividades nitrito reductasa y NO dioxigenasa, que son intermedias entre las descritas para las Lbs y las Glbs. Finalmente, realizamos un fenotipado de crecimiento de las plantas mutantes en cada gen en condiciones simbióticas y no simbióticas. Este fenotipado indicó que la MtLb3 parece ser irrelevante en el crecimiento de la planta, al menos en condiciones fisiológicas, mientras que LjGlb2 1 es importante para el crecimiento y nodulación y participa en los procesos de floración y fructificación de las plantas noduladas.
