Proteínas relacionadas a la patogénesis (PRs)

Las PRs son proteínas codificadas por las plantas hospedadoras que se inducen específicamente en situaciones de infección por patógenos o relacionadas a ellas. Estas proteínas pueden acumularse en forma local o sistémica, participando en este último caso en el desarrollo de la resistencia sistémica adquirida (SAR) contra futuras infecciones (Van Loon y Van Strien 1999). Las PRs también pueden ser inducidas por estreses abióticos, como por ejemplo daño mecánico, estrés por frío y estrés osmótico (Van Loon y col. 2006).

Actualmente, las PRs comprenden 17 familias que se numeran en el orden en el cual se fueron descubriendo, y se clasifican de acuerdo a sus propiedades bioquímicas y biológicas comunes (Van Loon y col. 2006). Algunas de estas familias son enzimas que limitan la actividad, crecimiento y dispersión del patógeno, como las PR-2 que corresponden a β-1,3 glucanasas y las PR-3, 4, 8 y 11 denominadas quitinasas. Las quitinasas, al igual que los inhibidores de proteinasas (PR-6), pueden actuar contra

72 hongos, nematodos e insectos herbívoros. Miembros de la familia PR-8 poseen actividad lisozima contra bacterias, mientras que las tioninas (PR-13) y las defensinas (PR-12) poseen actividad antibacteriana y antifúngica. Las proteínas PR-1 son frecuentemente usadas como marcadores de un aumento en el estado defensivo de las plantas, pero su actividad biológica es hasta el momento desconocida. Las PR-7 son endoproteinasas y las PR-9 incluyen a un tipo específico de peroxidasas que actuarían en el fortalecimiento de la pared celular. Las PR-10 muestran homología con ribonucleasas y las PR-5 incluyen a las proteínas semejantes a taumatinas. Las familias PR-15, 16 y 17 son las últimas incorporadas. Las proteínas agrupadas en las familias PR-15 y 16 son típicas de monocotiledóneas y corresponden a las oxalato-oxidasas con actividad superóxido dismutasa (Van Loon y col. 2006).

En cuanto a su ubicación en la célula, muchas de estas proteínas son sintetizadas con un péptido señal N-terminal de translocación al retículo endoplasmático, que facilita su secreción al apoplasto. De este modo, estas proteínas se acumulan extracelularmente.

Otras PRs poseen extensiones adicionales que las dirigen hacia la vacuola (Van Loon y col.

2006).

1.2.4.1. Quitinasas (EC 3.2.1.14)

Dentro de los compuestos antifúngicos sintetizados por las plantas se encuentran las quitinasas. Estas enzimas catalizan la hidrólisis de quitina, un homopolímero lineal de residuos β-1,4 N-acetilglucosamina (Collinge y col. 1993) y uno de los principales componentes de las paredes celulares de los hongos (Theis y Stahl 2004).

Como se mencionó anteriormente, basado en sus propiedades biológicas, actividad y similitud de secuencia, las quitinasas son agrupadas dentro de diferentes familias de proteínas PRs. Las PR-3 incluyen quitinasas de clase Ia, Ib, II, IV, VI y VII; las quitinasas de clase III pertenecen a PR-8, y las de clase V a PR-11. Además, dentro del grupo de las PR-4 se encuentran proteínas con baja actividad endoquitinasa. Por otro lado, las quitinasas de las clases Ia, III y VI se encuentran localizadas en las vacuolas, mientras que las quitinasas ácidas pertenecientes a las clases Ib, II, IV, V y VII son secretadas al apoplasto. Considerando la ubicación celular, se han propuesto diferentes mecanismos de acción de las mismas asociados a la defensa. Las quitinasas extracelulares serían parte de una respuesta inducida tempranamente, y podrían actuar directamente

73 bloqueando el crecimiento de las hifas y posiblemente también de manera indirecta liberando elicitores que inducirían otras reacciones de defensa en el hospedador. Por otro lado, las quitinasas vacuolares funcionarían más tarde en el proceso de infección, una vez que las células han colapsado y liberado el contenido vacuolar en el compartimento extracelular (Collinge y col. 1993).

Se han encontrado varias de estas enzimas en diferentes frutos como naranja (Porat y col. 2001), uva (Robinson y col. 1997; Robert y col. 2002), ananá (Taira y col.

2005) y limón (Gomi y col. 2002). En el caso de frutilla, se describieron tres quitinasas diferentes, dos de clase II (FaChi2-1 y FaChi2-2) cuya expresión se induce en presencia del patógeno y una de clase III (FaChi3) (Khan y Shih 2004). Asimismo, se han obtenido plantas de frutilla transgénicas que sobreexpresan una quitinasa heteróloga, las cuales presentan una mayor resistencia a Botrytis con respecto a las plantas controles (Vellicce y col. 2006).

1.2.4.2. β-1,3 glucanasas (EC 3.2.1.39)

Los glucanos son el segundo componente en abundancia de las paredes celulares de los hongos, de modo que las glucanasas son potentes proteínas antifúngicas. Las β-1,3 glucanasas están incluidas dentro de las proteínas PR-2 y se subdividen en tres clases diferentes (Theis y Stahl 2004). Las glucanasas de clase I son proteínas básicas de aproximadamente 33 kDa que se localizan en la vacuola y son sintetizadas como preproteínas sin actividad enzimática hasta que son procesadas (Sticher y col. 1992). Las clases II y III incluyen proteínas ácidas y extracelulares de aproximadamente 36 kDa.

Al igual que las quitinasas, las β-1,3 glucanasas poseen una actividad antifúngica directa y una indirecta. La directa se refiere a la capacidad que poseen de catalizar la hidrólisis de los β-1,3 glucanos de las paredes de los hongos, lo que lleva a un debilitamiento de la pared y lisis celular. La indirecta, es debida a los oligasacáridos liberados durante la digestión de la pared, los cuales son percibidos por las plantas como elicitores e inducen posteriores respuestas de defensa (Theis y Stahl 2004). Además de su importante rol en la defensa de las plantas, las β-1,3 glucanasas están involucradas en varios procesos fisiológicos y de desarrollo entre los que se incluye la maduración de frutos (Peumans y col. 2000).

74 Se describieron tres β-1,3 glucanasas en frutilla, todas pertenecientes a la clase II de glucanasas ácidas (Khan y col. 2003; Shi y col. 2006). Los genes codificantes de endoglucanasas FaBG2-1 y FaBG2-3 se expresan en fruto y se inducen cuando los mismos son infectados con patógenos (Shi y col. 2006).

1.2.4.3. Proteínas semejantes a osmotinas (Osmotin-like proteins)

Otras proteínas relacionadas a la patogénesis (PRs) que se reportaron en frutilla son proteínas semejantes a osmotinas (FaOLP1 y FaOLP2) (Wu y col. 2001; Zhang y Shih 2007). En general, las osmotinas pertenecen al grupo de proteínas semejantes a taumatinas (TLPs) o PR-5. Las osmotinas se identificaron originalmente por ser una de las proteínas que más se acumulan durante el estrés osmótico (Singh y col. 1985). También, la expresión de estas proteínas puede ser activada por infecciones microbianas y por una variedad de estreses abióticos (Van Loon y Van Strien 1999). Además de su rol contra patógenos, se piensa que podrían tener otras funciones fisiológicas y en el desarrollo, incluyendo la formación de flores (Neale y col. 1990), maduración de frutos (Salzman y col. 1998) y actividad anticongelante (Hon y col. 1995).

En frutilla, FaOLP2 se expresa en diferentes órganos de la planta, entre ellos frutos verdes y maduros. Además, los niveles de mensajeros de este gen aumentan considerablemente ante diferentes tipos de estreses abióticos (Zhang y Shih 2007).

75 2. Resultados