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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2179| Caracterización de vías metabólicas de formación de isoprenoides y de beta-caroteno durante la carotenogénesis de Dunaliella salina BC02 Characterization of metabolic pathways of isoprenoids and beta-carotene formation during carotenogenesis in Dunaliella salina BC02 | |
| Willian Robert Capa Robles | |
| José de Jesús Paniagua Michel | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Dunaliella salina,Isopentenoides,Biosíntesis,Beta-caroteno,Ciencias del mar | |
| La microalga verde Volvocal Dunaliella salina Teodoresco es la fuente natural más rica del carotenoide beta-caroteno. Existe una demanda de beta-caroteno como fuente de colorantes alimenticios, y también como suplemento dietarios para humanos y animales debido a sus propiedades de provitamina A, antioxidantes y terapéuticas. En este trabajo se presenta por primera vez la ruta metabólica de la biosíntesis de isoprenoides y beta-caroteno durante la carotenogenesis de Dunaliella salina BC02, una cepa aislada localmente. En este trabajo se utilizaron los inhibidores metabólicos: mevinolina y fosmidomicina, inhibidores de la carotenogenesis, los cuales suprimen las enzimas claves: 3-hidroxi-3-metil-glutaril-CoA reductasa y la 1-deoxi-D-xilulosa-5-fosfato reductoisomerasa, indicando la presencia de la ruta metabólica del mevalonato y/o la ruta independiente del mevalonato, respectivamente. En el primer experimento, el efecto del acetato, bicarbonato y de la glucosa a diferentes concentraciones de mevinolina y fosmidomicina se correlacionó con la biosíntesis de carotenoides, proteinas y RNA en D. salina. Cuando el alga fue expuesta a mevinolina, el crecimiento, carotenoides totales y la biosíntesis de beta-caroteno aumentaron obstensiblemente en las células durante la etapa final de la fase exponencial, y por el contrario, la fosmidomicina bloqueó significativamente el crecimiento y la biosíntesis de carotenoides en D. salina. Estos resultados demuestran la presencia de la ruta no mevalonato en esta microalga. En un segundo experimento, se determinó la relación óptima de carbono/nitrógeno (2.5 mM glucosa/ 2.5 mM NaNO3) para inducir la carotenogénesis (> 3.0 pg. célula-1) en D. salina. El compuesto mevinolina no afectó significativamente la biosíntesis de carotenoides y el crecimiento de D. salina durante carotenogénesis inducida con la relación óptima carbono/glucosa. Bajo estas mismas condiciones, el compuesto fosmidomicina inhibió progresivamente el crecimiento celular y la acumulación de carotenoides durante la carotenogénesis en D salina, lo cual corrobora la presencia de una ruta independiente a la ruta del mevalonato, involucrada en la biosíntesis de isoprenoides y beta-caroteno en el alga. La concentración de 200 µM de fosmidomicina representa el IC50, la concentración de fosmidomicina que inhibe el 50% de los carotenoides totales del alga. En base a los resultados obtenidos con D. salina expuesta a mevinolina y fosmidomicina y preadaptada a diferentes substratos de carbono (bicarbonato, acetato y glucosa) y diferentes relaciones glucosa/nitrato, se puede concluir que la biosíntesis de isoprenoides y de betacaroteno en D. salina no se efectúa vía la ruta clásica del acetato/mevalonato, sino más bien, vía la ruta del gliceraldehido 3-fosfato/piruvato, en la cual se sintetizan las unidades repetitivas del isopreno activo C5, isopentenil difosfato (IPP). Este IPP es considerado el precursor universal de la biosíntesis del geranilgeranil difosfato C20 y consecuentemente de la carotenogénesis y la biosíntesis de beta-caroteno C40 en esta microalga. The unicellular Volvocalcean green alga Dunaliella salina Teodoresco is the richest natural source of the carotenoid β-carotene. There is a demand for β-carotene as a food colour, and also as a human and animal dietary supplement owing to its provitamin A, antoxidant and other therapeutic activities. In this work, we present, for the first time the metabolic pathway of the biosynthesis of isoprenoids and beta-carotene during carotenogenesis in Dunaliella salina BC02, a local isolated strain. The two carotenogenesis inhibitors used- mevinolin, and fosmidomycin, suppressed the key enzymes: 3-hidroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase and 1-deoxy-Dxylulose-5-phosphate reductoisomerase in order to determine the presence of the mevalonate and/or the mevalonate independent pathway respectively. In the first treatment, the effect of acetate, bicarbonate and glucose at different mevinolin and fosmidomycin concentrations was correlated to carotenoids biosynthesis, proteins and RNA in D. salina. When the alga was grown in mevinolin, growth, total carotenoids and beta-carotene biosynthesis accumulated in the cells during the end of the exponential phase, which was contrary to the response with fosmidomycin which significantly blocked growth and carotenoid biosynthesis in D. salina. These results demonstrate the presence of the non-mevalonate pathway in this microalga. In a second experiment, the optimal ratio of carbon to nitrogen (2.5 mM glucose: 2.5 mM NaNO3) for carotenogenesis induction was determined (> 3.0 pg. célula-1) in D. salina. When assessing the effect of mevinolin under the carbon:nitrogen ratio, carotenoids biosynthesis and growth was not significantly affected. Under these conditions, fosmidomycin progressively inhibited cell growth and carotenoids accumulation during carotenogenesis in D. salina, which corroborates the presence of a mevalonate independent pathway involved in the biosynthesis of isoprenoids and beta-carotene in the alga. The concentration of 200 µM fosmidomycin represents the IC50, the concentration of fosmidomycin that inhibits 50% of algal total carotenoids. According to the results obtained in D. salina exposed to mevinolin and fosmidomycin under different carbon sources (bicarbonate, acetate and glucose), and the ratio glucose:nitrate, it can be concluded that isoprenoids and beta-carotene biosynthesis in D. salina does not proceed via the classical acetate/mevalonate pathway but via the glyceraldehyde 3- phosphate/pyruvate route yielding C5 skeleton of isoprenoids units of isopentenyl diphosphate (IPP). This IPP is considered the universal precursor of the biosynthesis of C20 geranylgeranyl diphosphate and consequently of the carotenogenesis and biosynthesis of C40 beta-carotene in this microalga. | |
| CICESE | |
| 2006 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Capa Robles, W. R.2006.Caracterización de vías metabólicas de formación de isoprenoides y de beta-caroteno durante la carotenogénesis de Dunaliella salina BC02.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.77 p. | |
| MICROBIOLOGÍA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ciencias |
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