PAPEL DE LAS MOLÉCULAS
BIOLÓGICAMENTE ACTIVAS EN
EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO
DE LAS PLANTAS
QUÍMICA DE PRODUCTOS NATURALES
Integrantes: Emilia Carvajal, Diana Bustos, Alisson
Moreno y Tahis Montalvo
GRUPO NO. 2
Flavonoides como reguladores endógenos de la
biosíntesis de metabolitos vegetales
Señalización en
relación
simbiótica
REGULACIÒN
GENICA
Rizobios:
Rhizobium
Sinorzhobium
Bradyrrhizobium
La infección de la
planta parte con
nodulación
bacteriana
Simbiosis fijadora de
Nitrógeno
Genes:
Nod, nol, noe
codifican
proteinas clave
en el
establecimiento
Se activa Nod
en presencia de
flavonoides y
activa la
transcripción
La regulación
de genes se da
en NodD, al unir
al promotor
aumenta
flavonoides.
MOLÉCULAS ELICITORAS COMO REGULADORES
EXÓGENOS DE LA BIOSÍNTESIS DE METABOLITOS
VEGETALES
Actúan p
vías de or
transducción de
señales
Respuesta
al estrés
abiótico y
biótico,
conduce al
(SAR)
Función
Moléculas: Polisacaridos
Incluye:
Proteínas
de unión a GTP
Acidificación
citoplasmatica
Producción de
(ROS)
Medidas por factores
de trasncripción
Vía del ,
jasmonatyo
etileno
ABA
a
n
i
t
i
u
Q -N cosa
u
l
g
l
i
t
ace ina y
m entos
s
o
fragm
c
i
r
é
oligom
Hormonas Vegetales como reguladores endògenos de la
biosìntesis de metabolitos vegetales
Su papel fundamental es
regular la síntesis de
metabolitos vegetales
La acción de los GA en la
movilización del almidón en
semillas en germinación se
utiliza para el malteado de
cerveza
-Biosíntesis de novo α-amilasa
por giberelinas.
-La hidrólisis es liberada por
giberelinas endógenas.
-Los GA, activan la expresión
de genes α-amilasa en la capa
de aleurona que rodea al
endospermo.
La proteína amilasa se traduce
por ribosomas en el (RER)
VÍAS DE BIOSÍNTESIS DE LOS
ISOPRENOIDES
Fuente: Cseke, et al. (2006)
ENZIMAS QUE OPERAN EN LA BIOSÍNTESIS
DE LOS ISOPRENOIDES
Paso
Enzima
Paso
Enzima
1
3-Hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase
10
4s-Limonene synthase
2
Mevalonic acid kinase
11
5-epi-Aristolochene synthase
3
Mevalonate 5-pyrophosphate decarboxylase
12
Vetispiradiene synthase
4
Farnesyl pyrophosphate synthase
13
(+)-δ-Cadinene synthase
5
Geranyl-geranyl pyrophosphate synthase
14
Squalene synthase
6
Hexaprenyl pyrophosphate synthase-related protein
15
Squalene epoxidase
7
Isopentenyl pyrophosphate isomerase
16
Oxidosqualene cyclase (cycloartenol synthase)
8
Chrysanthemyl pyrophosphate synthase
18
Geranyl-geranyl pyrophosphate hydrogenase
9
s-Linalool synthase
19
Abietadiene synthase
ENZIMAS QUE OPERAN EN LA BIOSÍNTESIS
DE LOS ISOPRENOIDES
Paso
Enzima
19
Casbene synthase
20
ent-Copalyl pyrophosphate synthase A
21
22
23
ent-Kaurene synthase
Taxadiene synthase
Phytoene synthase
24
Phytoene desaturase
25
ζ-Carotene desaturase
26
Lycopene cyclase (β)
27
Lycopene cyclase (ε)
Paso
Enzima
28
β-Carotene hydroxylase
29
Zeaxanthin expoxidase
30
Violaxanthin de-epoxidase
FUENTE: DE SCOLNIK, P.A. Y G.E. BARTLEY. (1996). PLANTA
MOL BIOL REP 14: 305-319.
¿CÓMO SE PUEDEN
AUMENTAR LOS NIVELES
DE CAUCHO NATURAL?
Los investigadores de productos naturales
buscan genes clonados en Genbank para
obtener su secuencia de nucleótidos.
Según Cornish y Siler en 1996, el caucho
natural está formado por unidades de
isopreno derivadas del IPP.
El caucho proviene
de plantas como el
árbol de caucho
brasileño y guayule
Para aumentar o disminir la producción de
un metabolito secundario en una planta
Para el proceso de
polimerización se
necesita de:
FUENTE: HTTPS://PUBCHEM.NCBI.NLM.NIH.GOV/COMPOUND/ALLYLDIPHOSPHATE
Se induce expresión génica de la enzima
que produce el pirofosfato alílico para
aumentar producción de caucho
Enzima transferasa de caucho que
requiere pirofosfato alilico para iniciar.
GENES CLONADOS
IMPLICADOS EN LA
BIOSÍNTESIS DE
ISOPRENOIDES
ALGUNOS GENES VEGETALES CLONADOS INVOLUCRADOS EN LA
BIOSINTESIS DE ISOPRENOIDES ENCONTRADOS EN LA GENBANK
Tipo de clon
cDNA
Número de
Accesion
Fps
X
L39789
Pueraria monta
Ipi
X
AY315650
Arabidopsis
thaliana
Chyb1
X
U58919
Enzima
Organismo
Gen
Farnesilo
pirofosfato
sintasa
Zea mays
Isopentil
pirofosfato
isomerasa
β-Caroteno
hidroxilasa
Genómico
Fuente: Cseke, et al. (2006)
FARNESILO
PIROFOSFATO
SINTASA
Se utiliza en la síntesis de esteroles,
carotenoides, dolicoles, coenzima Q.
Forma el pirofosfato de farnesilo, (Larkins &
Li, 1996)
ISOPENTIL
PIROFOSFATO
ISOMERASA
Participa en la síntesis de isoprenoides y
derivados de isoprenoides
Algunas plantas producen isopreno en
cantidades sustanciales
forma el DMAPP, (Sun et al., 1996)
B-CAROTENO
HIDROXILASA
Los carotenoides son componentes
esenciales del aparato fotosintético en
plantas, algas y cianobacterias.
Convierte b-carotenos en zeaxantina
(Sharkey et al., 2005)
Tipo de clon
Enzima
Organismo
Gen
Genómico
cDNA
Número de
Accesion
Licopeno βciclasa
Citrus sinensis
Lcyb
x
AF240787
Mevalonato
quinasa
Arabidopsis thaliana
Mk
x
L77688
Oryza sativa
Psy
x
AY024351
Fitoeno
sintasa
Fuente: Cseke, et al. (2006)
LICOPENO B-CICLASA
En la vía biosintética de los carotenoides la
enzima licopeno B-ciclasa (Lcy) es una enzima
reguladora clave en la catálisis del licopeno βcaroteno (Villar, 2007).
Se encuentra en los cítricos y tiene un gen
Lcyb que es el responsable de la coloración
roja en los frutos y que interviene en la
acumulación de carotenoides en la pulpa y la
piel de muchos cítricos (Bernatene, 2010).
Fuente : Narvaez (2019)
MEVALONATO QUINASA
La ruta del mevalonato juega un papel fundamental en múltiples procesos celulares tanto en
animales como en plantas (Rivas, 2021).
Él ácido mevalónico es precursor de:
Colesterol
Ubiquinona
Hemo A
Dolicol
Fuente: Wikipedia (s.f.)
Fuente: Dreamstime (s.f.)
FITOENO SINTASA
La tecnología de arroz dorado se basa en el principio
simple de que las plantas de arroz poseen toda la
maquinaria para sintetizar el β-caroteno, y mientras
esta maquinaria está completamente activa en las
hojas, partes de ella están apagadas en el grano
(goldenrice, 2014).
Al agregar solo dos genes, una fitoeno sintasa vegetal y
una fitoeno desaturasa bacteriana, la vía se vuelve a
activar y, en consecuencia, el β-caroteno se acumula
en el grano (Schaub, 2017).
Fuente : Antama (2022)
MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
REFERENCIAS
Cseke, L. J., Kirakosyan, A., Kaufman, P. B., Warber, S., Duke, J. A., & Brielmann, H. L. (2016).
Natural Products from Plants. Amsterdam University Press.
Larkins, B. A., & Li, C. P. (1996). Identification of a maize endosperm-specific cDNA encoding
farnesyl pyrophosphate synt. GENE, 171(9), 193-196. https://doi.org/10.1016/03781119(95)00880-2
Sharkey, T., Yeh, S., Wiberley, A., Falbel, T., Gong, D., & Fernandez, D. (2005). Evolution of
the Isoprene Biosynthetic Pathway in Kudzu. Plant Physiol, 137(2), 700–712.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1065370/
Sun, Z., Gantt, E., & Cunningham, F. (1996). Cloning and Functional Analysis of the βCarotene Hydroxylase of Arabidopsis thaliana. Journal of Biological Chemistry, 271(41),
24349-24352. https://doi.org/10.1074/jbc.271.40.24349