Identificación y caracterización de tres genes de furostanol glicósido 26-O-β-glucosidasas de Agave. Análisis de la correlación de su expresión con la acumulación de saponinas en A. angustifolia var. costero bajo condiciones de sequía.

Abstract

Las saponinas son compuestos glucosídicos ampliamente distribuidos en el reino vegetal, donde desempeñan un papel importante en respuesta a factores bióticos y abióticos. Además, se ha demostrado que poseen diversas actividades biológicas con potencial biotecnológico. En el género Agave se han identificado diversos tipos de saponinas esteroidales, sin embargo, no se han estudiado los genes involucrados en su biosíntesis. El objetivo de esta investigación fue identificar genes de furostanol glicósido 26-O-β-glucosidasa (F26G) de A. tequilana y analizar si su expresión correlaciona con la acumulación de saponinas en A. angustifolia. Mediante análisis bioinformático, se identificaron en la base de datos AgaveEST-DB tres distintos genes homólogos a F26G, los cuáles poseen un patrón de expresión tisular diferencial: específicos de raíz, anteras o de expresión constitutiva. La presencia del dominio conservado en las glicósido hidrolasas I, los residuos catalíticos y el péptido señal, confirman su identidad. Sin embargo, no se observó correlación entre sus niveles de expresión y el incremento en el contenido de sapogeninas y actividad hemolítica de saponinas en hojas de A. angustifolia bajo condiciones de sequía, lo que sugiere que la regulación de la expresión de F26G no ocurre a nivel transcripcional sino a nivel post-transcripcional o post-traduccional. Por vez primera se reportan genes de enzimas involucradas en la biosíntesis de saponinas en Agave, estos resultados servirán como base para estudios posteriores enfocados a comprender la ruta biosintética de las saponinas y su regulación en las plantas, así como la manipulación de estos genes con fines de aprovechamiento biotecnológico. _______________ IDENTIFICATION AND CHARACTERIZATION OF THREE FUROSTANOL GLYCOSIDE glycoside 26-O-β-glucosidases GENES FROM Agave: ANALYSIS OF THE CORRELATION OF ITS EXPRESSION WITH THE ACCUMULATION OF SAPONINS IN A. angustifolia var. coastal UNDER DROUTHT CONDITIONS. ABSTRACT: Saponins are glycosidic compounds widely distributed in plant kingdom, playing an important role in response to biotic and abiotic factors. It has been shown that they have several biological activities with biotechnological potential. Many steroidal saponins have been identified in the Agave genus, however, the genes involved in steroidal saponin biosynthesis have not been studied. The goal of this work was identify genes of furostanol glycoside 26-O-β glucosidase (F26G) in A. tequilana and analyze the correlation between its expression and saponins accumulation in A. angustifolia. Using bioinformatic approaches, three different homologous genes to F26G were identified in AgaveEST-DB database. Those genes have a differential tissue expression pattern: specific in roots or anthers, or constitutive. The presence of the the glycoside hydrolases I conserved domain, the catalytic residues and the signal peptide, confirm their identity as F26G. However, there is no correlation between their expression levels and the increased sapogenin content and hemolytic activity of saponins in A. angustifolia leaves on drought conditions. This suggest that regulation of F26G expression does not occur at transcriptional level but at the post-transcriptional or post-translational level. For the first time, genes of enzymes involved in the saponin biosynthesis of Agave are reported. These results will be the base for further studies focused to understand the saponin biosynthetic pathway and its regulation in plants, but also to manipulate these genes for its biotechnological use.