Biosíntesis y metabolismo de SA.

El SA es un producto de la ruta general del ácido chiquímico que genera además una amplia gama de moléculas que incluye fenilpropanoides y aminoácidos aromáticos. En plantas, el SA puede ser sintetizado a través de dos rutas descritas hasta hace poco tiempo en organismos distintos. La vía de síntesis descrita en Arabidopsis es similar a la descrita en bacterias e implica únicamente a cloroplastos. En esta ruta, el corismato, por acción de la enzima cloroplástica isocorismato sintasa 1 (ICS1), se isomeriza hasta isocorismato (Wildermuth et al., 2001; Strawn et al., 2007) y posteriormente, se escinde en piruvato y SA por la actividad de una piruvato liasa (PLI) (Serino et al., 1995) (figura 2). En Arabidopsis, ICS2 también participa en la síntesis de SA aunque de manera residual comparado con ICS1 (Garcion et al., 2008). De hecho, los mutantes salicylic acid induction

deficient 2 (sid2)/enhanced disease susceptibility 16 (eds16) afectados ambos en el gen ICS1 no acumulan prácticamente SA tras la inoculación con patógenos o en respuesta a

ozono, y presentan hipersusceptibilidad a patógenos biotrofos (Glazebrook et al., 1996; Nawrath y Métraux, 1999; Dewdney et al., 2000; Owaga et al., 2007). Estos datos sugieren que la ruta predominante de síntesis de SA en Arabidopsis es la del isocorismato. Sin embargo, la detección de SA en el doble mutante ics1 ics2 que presenta una deficiencia total en la actividad ICS de Arabidopsis, sugiere que otra ruta alternativa de biosíntesis de SA es activa en Arabidopsis y contribuiría aproximadamente en un 20 % en el estado basal y en menor proporción en estados inducidos (Garcion et al., 2008). Aunque en Arabidopsis no se ha descrito otra ruta independiente de ICS, varios estudios han relacionado

indirectamente la síntesis de SA con la vía de fenilpropanoides de Solanáceas descrita a continuación (Mauch-Mani y Slusarenko, 1996; Ferrari et al., 2003).

Ruta del ácido chiquímico

Isocorismato Piruvato

SA

SA

Corismato ICS1/2 PLI Fenilalanina BA2H Ác. arogénico PAL Ác. cinámico Ác. benzoico β-oxidación CLOROPLASTO PEROXISOMA Ác. benzoico

SA

SA

MeSA MeSA SA SA--aaaa PBS3 SA hidroxilasa (ENZIMA BACTERIANA) catecol SA SA--OO--ββ--glucosidoglucosido Plantas transgénicas nahG SABP2 Ác. cinámico

Figura 2. Biosíntesis y metabolismo del SA en plantas.

En plantas existen dos vías de síntesis de ácido salicílico (SA) procedentes de la ruta del ácido chiquímico. La ruta del isocorismato es esencialmente cloroplástica y la ruta de la fenilalanina implica a cloroplastos y peroxisomas. El SA en el citosol puede ser metabolizado a varios compuestos. Las plantas transgénicas nahG que incorporan la enzima bacteriana SA hidroxilasa, metabolizan el SA producido a catecol. Nomenclatura descrita en “Abreviaturas”.

En solanáceas, los estudios realizados en plantas de tabaco infectadas con el virus del mosaico del tabaco (TMV), relacionaban la síntesis de SA únicamente con la vía de la fenilalanina que necesita de cloroplastos y peroxisomas (Yalpani et al., 1993). En esta ruta,

la fenilalanina obtenida desde el corismato se convierte en ácido trans-cinámico tras una desaminación llevada a cabo por la enzima fenilalanina amonio liasa (PAL) (Mauch-Mani y Slusarenko, 1996; Verbene et al., 1999) cuya deficiencia inhibe la resistencia al TMV (Pallás et al., 1996). En los peroxisomas, el ácido trans-cinámico tras una ronda de β- oxidación acorta su cadena propanoide en 2 C (Raskin, 1992; Ribnicky et al., 1998; Jarvis et al., 2000; Hertweck et al., 2001), y finalmente, el ácido benzoico producido por β- oxidación, se hidroxila en posición 2 del anillo aromático para dar SA por acción de la enzima ácido benzoico 2-hidroxilasa (BA2H) (Yalpani et al., 1993; León et al., 1993; 1995) (figura 2). Además de estos resultados, otros estudios relacionaban la síntesis de SA con la ruta de fenilpropanoides en Solanáceas. Varias especies mostraban una acumulación de SA a partir de fenilalanina marcada radiactivamente (Garcion y Métraux, 2006) y en arroz se había descrito la participación de la BA2H en la biosíntesis de SA (Sawada et al., 2006). Sin embargo, en un estudio reciente se ha descrito que plantas transgénicas de tabaco deficientes en ICS1 no acumulan SA en respuesta a estrés, lo que sugiere que la producción de SA en tabaco depende exclusivamente de isocorismato y que únicamente en respuesta a estrés podría intervenir residualmente la vía de la fenilalanina (Catinot et al., 2008). De igual manera, en tomate también se ha relacionado la síntesis de SA con la vía del ICS ya que plantas con deficiencia en la función ICS acumulan niveles bajos de SA en respuesta a Pseudomonas y muestran hipersusceptibilidad a este patógeno (Uppalapati et al., 2007).

El transporte del SA desde el interior del cloroplasto al citoplasma es un paso desconocido todavía. Se ha descrito una proteína de localización cloroplástica con homología a los transportadores MATE que es codificada por el gen EDS5/SID1 que actúa por encima de ICS1 en la biosíntesis de SA. Este gen activa su expresión fuertemente en respuesta a patógenos biotrofos, luz ultravioleta-C (UV-C) y SA, y el mutante eds5/sid1 es defectivo en la acumulación de SA tras la inoculación con patógenos biotrofos y presenta hipersusceptibilidad a patógenos (Dewley et al., 2000; Nawrath et al., 2002). El SA libre se conjuga predominantemente como SA-O-β-glucósido en la vacuola pudiendo ser liberado de nuevo después de una infección con patógenos por la acción de glucosil hidrolasas. Además, otros metabolitos del SA son activos biológicamente y proporcionan respuestas de defensa específicas. El metil salicilato (MeSA) formado a partir de SA por la SA BINDING PROTEIN 2 (SABP2), se ha descrito recientemente como la señal móvil necesaria para activar la Resistencia Sistémica Adquirida (SAR) en tabaco (Park et al., 2007). La conjugación con aminoácidos realizada por la aminoácido sintetasa PBS3 tiene un papel

esencial para desencadenar algunas de las respuestas de defensa (Nobuta et al., 2007). Además de los mutantes de biosíntesis, múltiples estudios se basan en el empleo de plantas transgénicas nahG, que expresan constitutivamente el gen codificante de una SA hidroxilasa de Pseudomonas putida que degrada el SA a catecol (figura 2). Las plantas nahG que no acumulan SA, muestran hipersusceptibilidad a un amplio espectro de patógenos (hongos, oomicetos, bacterias y virus) y no activan genes PATHOGENESIS

RELATED (PR) (Gaffney et al., 1993; Delaney et al., 1994; 1995; Lawton et al., 1995).

In document Función del gen 3-cetoacil-CoA tiolasa 2 (KAT2 ) en defensa y desarrollo. Participación de los peroxisomas en las respuestas (página 50-53)