Evolución convergente y reconstitución de novo de la biosíntesis de apiína

Área de la Ciencia:

• Bioquímica vegetal
• Evolución molecular
• Ingeniería metabólica

Sus antecedentes:

• La apiína, un apiósido de flavonoide, se encuentra en diversas especies de plantas, lo que sugiere una biosíntesis convergente.
• La base molecular de esta biosíntesis convergente de apiína sigue siendo en gran medida desconocida.
• Comprender esta convergencia puede revelar nuevas vías biosintéticas y enzimas.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos moleculares de la biosíntesis de apiína en el pimiento (Capsicum annuum L.).
• Identificar y caracterizar la enzima clave responsable de la síntesis de apiína.
• Diseñar sistemas microbianos para la producción de novo de apiína.

Principales métodos:

• Identificación de genes basada en homología para la biosíntesis de apigenina 7-O-glucósido.
• Transcriptómica comparativa y ensayos enzimáticos in vitro para identificar la apiosiltransferasa (ApiGT).
• Caracterización de enzimas, expresión de proteínas en E. coli e ingeniería metabólica de Saccharomyces cerevisiae.

Principales resultados:

• Se identificó una nueva apiosiltransferasa biosintética de apiína, CaApiGT1 (UGT79), en el pimiento.
• CaApiGT1 muestra una especificidad estricta por UDP-apiosa pero acepta múltiples aceptores de glucósidos de flavonoides.
• CaApiGT1 y otras ApiGT conocidas pertenecen a diferentes familias de glicosiltransferasas, lo que indica una evolución convergente.
• Se desarrollaron cepas de E. coli y S. cerevisiae modificadas para la síntesis de apiína y su precursor, la apigenina, respectivamente.
• La co-cultivación de cepas modificadas reconstituyó la vía biosintética de la apiína.

Conclusiones:

• La biosíntesis convergente de apiína está impulsada por la evolución convergente de las ApiGT, no por vías distintas.
• CaApiGT1 representa una ApiGT novedosa con propiedades únicas de aceptación de sustratos.
• Este estudio demuestra la reconstitución exitosa de novo de la biosíntesis de apiína en un sistema microbiano, ofreciendo una plataforma para aplicaciones biotecnológicas.