Tesis Doctoral
Doctorando:
Directores:
Manuel Becana, Mª Carmen Rubio
Fecha de presentación:
02-10-2020
Facultad/Escuela y Universidad:
Facultad de Ciencias, Universidad de Zaragoza
Calificación:
Sobresaliente cum laude
Título:
Estructura y función de hemoglobinas atípicas de leguminosas modelo
Resumen:
En esta tesis hemos llevado a cabo la caracterización bioquímica de leghemoglobinas (Lbs) y hemoglobinas no simbióticas (Glbs) atípicas de las leguminosas modelo Medicago truncatula y Lotus japonicus.
El primer objetivo fue identificar y caracterizar una Glb de clase 1 de M. truncatula, denominada MtGlb1-2 (Medtr4g068870). Localizamos la expresión de este gen en los meristemos y haces vasculares de las raíces y nódulos. Este gen da lugar a cuatro transcritos alternativos, que codifican proteínas con uno o dos dominios hemo. Este es un caso único en plantas. Utilizando una combinación de espectroscopías, que incluyen UV-visible, fotólisis por flash de láser, resonancia Raman y resonancia paramagnética electrónica, caracterizamos dos de dichas proteínas: MtGlb1‑2.1 con dos hemos y MtGlb1-2.4 con un único hemo. Para investigar la funcionalidad de los hemos, generamos proteínas mutantes remplazando las histidinas distales por leucinas. Nuestro estudio muestra que MtGlb1-2.1 y MtGlb1-2.4 tienen una reactividad extrema con ligandos fisiológicos como oxígeno, óxido nítrico (NO) y nitrito, así como con el ligando modelo monóxido de carbono. Estas características inusuales nos llevan a proponer que MtGlb1‑2 puede actuar secuestrando o produciendo NO, dependiendo de la disponibilidad de oxígeno en las células vegetales.
El segundo objetivo fue caracterizar las hemoglobinas MtLb3 (Medtr1g090810) de M. truncatula y LjGlb2-1 (Lj5g3v1699110) de L. japonicus. LjGlb2-1 está anotada en las bases de datos como Lb, pero nuestros resultados indican que es una Lb anómala o bien una Glb de clase 2. Los ensayos bioquímicos mostraron que tanto LjGlb2-1 como MtLb3 tienen propiedades inusuales en su interacción con NO y en sus actividades nitrito reductasa (reducción de nitrito a NO en microaerobiosis) y NO dioxigenasa (dioxigenación de NO a nitrato en aerobiosis). Estas actividades son intermedias entre las descritas para las Lbs y las Glbs. Finalmente, realizamos un fenotipado de las plantas mutantes en cada gen en condiciones simbióticas y no simbióticas. Este fenotipado indicó que la MtLb3 puede ser irrelevante en el crecimiento de la planta en condiciones normales, mientras que LjGlb2‑1 es importante para el crecimiento y nodulación y participa en los procesos de floración y fructificación de las plantas noduladas.
