Interacción del óxido nítrico (no) y antioxidantes en el fruto de pimiento (capsicum annuum l.)estudio transcriptómico, proteómico y funcional

Resumen

La maduración es un proceso fisiológico complejo, altamente coordinado que implica la sincronización de diferentes sucesos metabólicos que, junto a las alteraciones producidas durante la post-cosecha, van a determinar las propiedades organolépticas y la calidad nutricional de los frutos. Entre los numerosos cambios bioquímicos que se producen durante el desarrollo de los frutos cabe destacar aquellos asociados al metabolismo oxidativo y nitrosativo, donde moléculas como las especies de oxígeno y nitrógeno reactivo (ROS y RNS, respectivamente) y los sistemas antioxidantes pueden interaccionar, llegando a desempeñar funciones fundamentales. A pesar de su gran importancia agronómica, los estudios genéticos y transcriptómicos sobre los diferentes mecanismos de regulación que orquestan el desarrollo y la maduración del fruto de pimiento (Capsicum annuum L.) son bastante limitados, fundamentalmente, por la ausencia de recursos genómicos en esta especie. Por ello, uno de los principales objetivos perseguidos en esta Tesis Doctoral fue la construcción, mediante un ensamblaje de novo, del transcriptoma del fruto de pimiento dulce tipo California, de gran importancia en el sureste de España, lo que nos ha permitido obtener una visión global, a nivel de expresión génica, de los diferentes aspectos metabólicos implicados en el proceso de maduración. Asimismo, se ha analizado la expresión de diferentes familias génicas íntimamente vinculadas con el metabolismo oxidativo como las NADPH oxidasas (NOX) y las superóxido dismutasas (SODs), encargadas de la producción y eliminación de radicales superóxido (O2•‒), respectivamente. Dicho análisis se ha complementado con el estudio de otros sistemas enzimáticos encargados de la destoxificación de H2O2 como la catalasa (CAT), las peroxidasas (POXs), las peroxirredoxinas (Prxs) y las enzimas del ciclo ascorbato-glutatión (AsA-GSH). En general, se observaron perfiles de expresión heterogéneos, lo que sumado a la falta de correlación con sus respectivos análisis funcionales, parece indicar la existencia de mecanismos de regulación complejos, donde las modificaciones post-traduccionales (PTMs) propiciadas por ROS y RNS podrían ser claves en la maduración de los frutos de pimiento. Del mismo modo, el análisis proteómico llevado a cabo en esta Tesis Doctoral ha posibilitado el establecimiento de patrones diferenciales en la abundancia relativa de proteínas entre los frutos verdes y rojos de pimiento. Adicionalmente, a partir de diferentes aproximaciones in silico, se llevó a cabo una clasificación de las diferentes proteínas identificadas atendiendo a su localización subcelular. Entre todas ellas, se prestó especial atención a las proteínas mitocondriales y peroxisomales lo que, además de corroborar la importancia de estos orgánulos en el proceso de maduración del fruto de pimiento, ha supuesto una mejora sustancial frente a los resultados que se habían obtenido previamente empleando diferentes aproximaciones metodológicas que implicaban el aislamiento de dichos orgánulos. El óxido nítrico (NO) es una molécula gaseosa implicada en la regulación de numerosos procesos fisiológicos en plantas, entre los que se encuentra la maduración. La integración de los análisis transcriptómico, proteómico y funcional de frutos de pimiento sometidos a una atmósfera enriquecida en NO, nos ha permitido profundizar en cómo esta molécula es capaz de modular dicho proceso. Esta información cobra especial relevancia al tratarse de un fruto no climatérico, ya que el NO opera en los frutos climatéricos de una forma totalmente opuesta a como lo hace el etileno (ET). Todo el abordaje realizado en esta Tesis Doctoral ha generado ciertos modelos fisiológicos, hasta ahora no descritos en frutos, lo que ha posibilitado el establecimiento de nuevas líneas de investigación orientadas a posibles aplicaciones biotecnológicas en el sector agroalimentario, no solo para el cultivo de pimiento sino también de otros productos hortícolas.