Folates, amino acids, and phenotypic analyses of Methionine Synthase Arabidopsis thaliana T-DNA mutants

Abstract

Las plantas son la principal fuente de micronutrientes para humanos. Los folatos (vitamina B9) y los aminoácidos esenciales, como la metionina, están presentes en niveles limitados en las plantas. Además, los folatos y la metionina interactúan en el metabolismo de un carbono (1C), por lo tanto, estas moléculas tienen un rol clave en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Arabidopsis thaliana tiene tres isoenzimas de metionina sintasa (ATMS1, ATMS2 y ATMS3), enzimas responsables de la síntesis de metionina. ATMS1 y ATMS2 están localizadas en citosol y ATMS3 en plástidos. El presente trabajo tuvo como objetivo comprender el rol de cada isoenzima en el fenotipo visual de crecimiento y el contenido de metabolitos en ocho mutantes de T-DNA de A.thaliana. Se realizó una selección de mutantes de T-DNA para aislar plantas homocigotas y heterocigotas para cada isoforma. Subsecuentemente se realizó un estudio fenotípico in vitro, se cosecharon las plantas, y finalmente, se cuantificó el perfil de aminoácidos por HPLC-fluorescencia y folatos por HPLC-electroquímico. Interesantemente sólo se identificaron plantas homocigotas para ATMS2 y ATMS3, indicando que las líneas mutantes homocigotas de ATMS1 son letales debido a que sólo se encontraron plantas heterocigotas. Diferencias significativas fueron encontradas en germinación, peso de plántulas, desarrollo de la planta, tamaño de cotiledón y de raíz, y peso de semillas de las líneas mutantes con respecto a las plantas control. También, el perfil de aminoácidos se vio diferencialmente afectado en aminoácidos de las familias de síntesis de aspartato, glutamato, y aminoácidos aromáticos. 5-CH3-THF fue el principal tipo de folato caracterizado en todas las plantas de Arabidopsis, el cual mostró diferencias significativas con incrementos de hasta 46% en los contenidos de las líneas mutantes de ATMS3 con respecto a las plantas control. Además, resultados preliminares indican cambios en el perfil de poliglutamilación de 5-CH3-THF en las plantas mutantes en las cuales se encontró que acumulan mayoritariamente de 6 a 9 residuos de glutamato a diferencia de las plantas control que acumula principalmente 1 residuo de glutamato. Estos resultados sirven como los primeros pasos para un estudio de genómica funcional y conducen a un interesante trabajo futuro de aspectos de funcionalidad aún desconocidos de las isoenzimas de metionina sintasa en plantas.