Tesis Doctorado
Transporte de udp-galactosa en el aparato de golgi de células vegetales.
Autor
Orellana-López, Ariel
Galanti, Norbel
Universidad de Chile
Institución
Resumen
En vegetales, el aparato de Golgi existe en un gran número de organelos
por célula, distribuyéndose homogéneamente por todo el citoplasma. La
abundancia de este organelo está en directa relación con la necesidad de
depósito de componentes de pared celular. La pared celular primaria está
compuesta por celulosa, proteínas y mayoritariamente polisacáridos no
celulósicos conocidos comúnmente como hemicelulosas y pectinas, los que dan
cuenta del 70% de los polisacáridos de la pared primaria.
En plantas, UDP-galactosa es utilizado en el aparato de Golgi por
galactosiltransferasas en la síntesis de varios componentes de la pared celular
primaria. Galactosa forma parte de hemicelulosas, pectinas, proteoglicanos y
proteínas. UDP-galactosa es sintetizado a nivel citosólico, pero las
galactosiltransferasas poseen su sitio activo en el lumen del aparato de Golgi,
por lo que se requiere de un mecanismo de transporte al lumen del aparato de
Golgi. La disponibilidad de UDP-galactosa en el lumen del aparato de Golgi es
probablemente un paso crítico para asegurar la apropiada síntesis de
polisacáridos y glicoproteínas por parte de las gal actos¡ ltransferasas. En este
trabajo nuestro interés es caracterizar el transporte de UDP-galactosa en el
aparato de Golgi en plantas e identificar transportadores de UDP-galactosa en
células vegetales.
Mediante estrategias bioquímicas hemos obtenido evidencias que indican
que UDP-galactosa es transportada al lumen de vesículas de Golgi de células
vegetales, y, posteriormente, transferida a aceptores endogénos con
características de polisacáridos y proteínas. Además, los resultados sugieren
que la incorporación de UDP-galactosa a las vesículas de Golgi es mediada por
transportadores de UDP-galactosa presentes en la membrana del aparato de
Golgi.
Posteriormente identificamos una familia de genes que codifican para
transportadores putativos de UDP-galactosa de Arabidopsis thaiiana. Esta
familia génica está compuesta por 6 miembros, que denominamos AtUTr (Arabidopsis thalíana DP-galactose flansporter) numerados del 1 al 6. Los
genes AtUTr codifican para proteínas con homología a transportadores de
UDP-galactosa descritos en mamíferos, levaduras y otros organismos. En este
trabajo hemos caracterizado funcionalmente las proteínas AtUTr1 y AtUTr2
mediante la complementación de una mutante deficiente en el transporte de
UDP-galactosa en el aparato de Golgi y por otro lado realizando mediciones de
transporte 'in vitro» en fracciones subcelulares de S. cerevisiae y hojas de
tabaco que acumulan las proteínas AtUTr1 y AtUTr2. Adicionalmente,
analizamos la localizacion subcelular de estas proteínas utilizando proteínas
quiméricas de AtUTrI y AtUTr2 con GFP.
La proteína codificada por el gen AtUTrI transporta UDP-galactosa y
UDP-glucosa pero no transporta UDP-ácido glucurónico, UDP-xilosa, GDPfucosa,
CMP-ácido siálico ni GDP-manosa. El análisis de la distribución
subcelular de una proteína de fusión AtUTrI-GFP muestra que esta proteína
quimérica se localiza en el retículo endoplásmico de células vegetales. Por otro
lado, la proteína codificada por el gen AtUTr2, al igual que la proteína AtUTr1,
transporta UDP-galactosa pero además transporta GDP-manosa. La proteína
AtUTr2 no transporta U DP-glucosa, GDP-fucosa y U DP-N-acetilglucosamina.
Los estudios de la distribución subcelular de la proteína de fusión AtUTr2-GFP
indican que esta proteína se localiza en el retículo endoplásmico y en el aparato
de Golgi de células vegetales.
En células vegetales los transportadores de UDP-galactosa permiten el
ingreso de sustrato para ser utilizado en galactosilación de macromoléculas.
Estas proteínas podrían regular el proceso de galactosilación afectando la
sintesís de componentes de la pared primaria lo que podría afectar la fisiología
de la planta. La identificación de las proteínas responsables del transporte de
UDP-galactosa de aparato de Golgi constituye un primer paso para entender el
mecanismo molecular y papel "in vivo" de los transportadores de UDP-galactosa
en la composición de la pared celular primaria en plantas.