Caracterización de los genes implicados en la síntesis de ceras en semillas de girasol (Helianthus annuus)

• Autores: Cristina de Andrés Gil
• Directores de la Tesis: Antonio Javier Moreno Pérez (dir. tes.), Joaquín Jesús Salas Liñán (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Número de páginas: 253
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • El girasol (Helianthus annuus L.) es una planta oleaginosa de alto valor comercial. El principal producto derivado de su cultivo es el aceite extraído de sus semillas, destinado principalmente al consumo humano. El aceite de girasol debe someterse a un proceso de refinado para eliminar compuestos minoritarios y adecuar el producto final a las exigencias del consumidor. Las ceras son un subproducto del proceso de refinación, y sus propiedades fisicoquímicas las convierten en compuestos de gran interés industrial.

    Las ceras son componentes de las capas lipídicas de la cutícula de las plantas, y desempeñan un papel crucial en su adaptación y supervivencia. En el girasol, las ceras se encuentran principalmente en el pericarpio o cubierta de la semilla, donde contribuyen a la protección del embrión y la viabilidad de la semilla. La síntesis de ceras en las plantas tiene lugar en el retículo endoplasmático a partir de precursores de ácidos grasos de cadena muy larga (VLCFA), e implica dos reacciones enzimáticas consecutivas. En primer lugar, los VLCFA se reducen a alcoholes grasos de cadena larga por las reductasas de ácidos grasos (FAR). A continuación, estos alcoholes de cadena larga se esterifican con moléculas de acil-CoA por las sintasas de ceras (WS), para formar ceras como producto final. Los avances en la identificación y caracterización de los genes responsables de la síntesis de ceras en diversos organismos ofrecen la posibilidad de utilizar procesos biotecnológicos para lograr una producción sostenible y a gran escala de estos compuestos en bacterias, levaduras o plantas oleaginosas.

    El objetivo general de este trabajo es la caracterización de las enzimas implicadas en la biosíntesis de ceras en semillas de girasol, las reductasas de ácidos grasos y sintasas de ceras, así como el desarrollo de un nuevo método preciso de análisis de ceras de girasol. Se han identificado y estudiado 4 genes FAR (HaFAR2, HaFAR3, HaFAR4 y HaFAR5) y 2 genes WS (HaWS8 y HaWS11), aquellos que mostraron mayores niveles de expresión en semillas de girasol, y dichos genes se han expresado heterólogamente en Saccharomyces cerevisiae para comprobar su funcionalidad y evaluar su impacto en el perfil lipídico. Además, se han generado plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana que sobreexpresaban HaFAR2, y se ha analizado la composición lipídica de sus hojas. También se ha estudiado la actividad de las enzimas HaWS in vitro, y determinado sus constantes cinéticas. Asimismo, se han modelado in silico las estructuras de cada proteína con sustratos específicos, y se ha estudiado su localización subcelular mediante expresión transitoria en hojas de Nicotiana benthamiana. Por último, se ha estudiado el perfil de acumulación de ceras en las cubiertas de semillas de girasol, mostrando un incremento en su acumulación a lo largo del desarrollo de la semilla. Además. se ha desarrollado un nuevo método de determinación de ceras basado en la extracción directa de ceras de la superficie de las semillas de girasol y su análisis mediante cromatografía de gases acoplado a masas, aplicable también a la determinación de ceras a partir de aceite crudo de girasol. El papel de estas enzimas en la síntesis de las ceras presentes en la semilla de girasol se evaluó en base a los resultados obtenidos.