[ Back to EurekAlert! ] PUBLIC RELEASE DATE: 21 Octubre 2005

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Importantes factores implicados en la síntesis del almidón en plantas

El modelo clásico que explicaba la biosíntesis del almidón en las hojas de las plantas ha sido seriamente cuestionado. Si hasta ahora se creía que la biosíntesis del almidón se producía únicamente en el cloroplasto, la bióloga Nora Alonso Casajús ha presentado evidencias en su tesis doctoral de que la mayor parte de la molécula precursora de la síntesis del almidón, denominada ADPG, se acumula en el citosol de las plantas. Este hallazgo supone un gran avance en la carrera hacia la obtención de variedades hortícolas productoras de grandes cantidades de almidón, una sustancia cuya producción anual se sitúa en torno a las mil millones de toneladas y que se ha convertido en una materia prima esencial en múltiples sectores de la industria moderna, como los biocombustibles o los plásticos biodegradables.

La tesis, titulada Factores implicados en la regulación de la producción de almidón y glucógeno en plantas y bacterias se ha defendido en el Instituto de Agrobiotecnología de la Universidad Pública de Navarra.

Biosíntesis del almidón

Según el modelo clásico de la biosíntesis del almidón, la sacarosa y el almidón son los productos finales de dos rutas unidireccionales que tienen lugar en el citosol y en el cloroplasto respectivamente. Además, este modelo asume que la ADPglucosa pirofosforilasa (AGP) es la única enzima responsable de la biosíntesis del precursor del almidón, el ADPglucosa (ADPG). Durante los últimos años han aparecido numerosas evidencias que sugieren la implicación de otra enzima, la sacarosa sintasa (SuSy), en la producción del ADPG citosólico necesario para la síntesis de almidón.

Para analizar cuál de los dos modelos era el correcto, esta bióloga determinó la localización subcelular del ADPG ligado a la biosíntesis del almidón, utilizando como herramienta plantas que superexpresan una ADPG hidrolasa bacteriana tanto en el citosol como en el cloroplasto.

Los resultados de la investigación han permitido concluir que, contrariamente a lo propuesto por el modelo clásico, la mayor parte del ADPG ligado a la biosíntesis del almidón se acumula en el citosol. Esta localización citosólica del ADPG sugiere, además, que la enzima responsable de la biosíntesis del ADPG no es la AGP plastidial, sino la sacarosa sintasa. Por este motivo, la investigadora procedió a construir y caracterizar plantas que superexpresan SuSy.

Su investigación ha permitido concluir, en primer lugar, que el ADPG producido por SuSy está ligado a la biosíntesis del almidón; en segundo lugar, que SuSy ejerce un importante control en el proceso de biosíntesis del almidón y, en tercer lugar, que es SuSy y no la AGP la que cataliza la producción del ADPG que se acumula en las hojas.

El glucógeno en las bacterias

Si el almidón es la principal forma de reserva de energía en plantas, el glucógeno constituye la forma esencial en que las bacterias acumulan la energía. Sin embargo, según Nora Alonso, "la información sobre la posible implicación del glucógeno en múltiples procesos metabólicos es escasa y permanece fragmentada", por lo que una parte de la tesis se ha dedicado estudiar como se produce la degradación del glucógeno bacteriano y la función biológica de este poliglucano. Así, se ha demostrado que el glucógeno actúa como "un carbon capacitor que contribuye a preservar la homeostasis osmótica de la bacteria".

La posible implicación de la glucógeno fosforilasa (GlgP) en la degradación del glucógeno se ha basado hasta ahora en evidencias indirectas de tipo bioquímico, ya que nunca se han construido y caracterizado bacterias con niveles alterados de GlgP. Sin embargo, en este trabajo de tesis, la producción y caracterización de bacterias con niveles alterados de GlgP ha permitido demostrar que este enzima juega un papel fundamental tanto en la degradación del glucógeno como en la producción de precursores para la síntesis de maltodextrinas.

Además, Nora Alonso ha concluido que el control que GlgP ejerce sobre la degradación del glucógeno y la biosíntesis de maltodextrinas difiere notablemente entre diferentes cepas de E. coli. Por último, Nora Alonso ha demostrado que GlgP actúa durante el proceso de acumulación del glucógeno.


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