Caracterización de promotores de genes β-glucosidasa en Zea mays y su potencial en la producción de proteínas heterólogas

Abstract

Este estudio está encaminado a entender la diversidad funcional existente en una familia de proteínas β-glucosidasas de Zea mays. La familia de genes que codifica para β-glucosidasa (BGLU EC 3.2.1.21) en Zea mays cv. B73 se compone de 26 genes parálogos de redundancia funcional desconocida. En otras especies de plantas se ha descrito que las BGLU cumplen diferentes funciones: activando reguladores de crecimiento como el jasmónico, salicílico y abscísico en respuesta a estrés biótico y abiótico; además de actuar en otras moléculas que participan directamente en la defensa contra patógenos, reciclaje de la pared celular, señalización y metabolismo secundario. En este trabajo se realizaron análisis bioinformáticos que permitieron: (1) asociar posibles funciones de los miembros ZmBGLU a partir de la homología con ortólogos de Arabidopsis y arroz; (2) revelar la redundancia y los patrones de expresión de estos genes así como los niveles máximos y mínimos de expresión en diferentes tejidos de la planta, al analizar la expresión durante el desarrollo vegetativo y reproductivo del Z. mays; (3) el análisis de regiones promotoras de 2000 pb rio arriba del codón de inicio en 4 genes ZmBGlu los cuales mostraron posibles sitios de unión a factores de transcripción (TFBS), con afinidad a los siguientes factores de transcripción (TF): DOF, O2, Interlower, DRE, MYB, entre otros; asociados a la respuesta al ataque por patógenos y algunos en respuesta a estrés abiótico. A continuación se evaluó la expresión de 10 miembros ZmBGlu en plántulas de maíz B73 bajo estrés biótico (condiciones biotróficas y necrotróficas) y abiótico (salinidad, sequía y radiación UV). Los TFBS más redundantes en los promotores ZmBGlu analizados fueron AAAG, que son reconocidos por el motivo estructural de un dedo de Zinc de los TF DOF1 y 2. Como parte de la caracterización de proteínas que se unen a las regiones promotoras ZmBGlu, al analizar el genoma de maíz encontramos 45 genes que codifican para proteínas que contienen el motivo DOF, por otra parte bajo experimentos de inmuno-precipitación de la cromatina, específicos para los TF DOF1 y DOF2 mediante qPCR se confirmó la interacción con el TFBS AAAG en los promotores de genes involucrados en la síntesis de carbohidratos. Por último se implementó un protocolo de transformación transitoria en plántulas de maíz, donde se evalúo la funcionalidad de los promotores ZmBGlu2, 5, 7 y 12, mediante el uso del gen reportero udiA. Encontrando que los promotores ZmBGlu2 y 5 mantienen una expresión similar al promotor 35S CaMV, en la etapa de desarrollo estudiada y en las condiciones de co-cultivo. Bajo el mismo esquema de transformación transitoria fué posible producir el antígeno MAP85 de Mycobacterium avium susp paratuberculosis.