Análisis de iridoides y expresión de genes que codifican enzimas tempranas en la síntesis de alcaloides indol terpenoicos en catharanthus roseus

Abstract

Los alcaloides indol terpenoicos (TIA) son metabolitos secundarios de importancia medicinal por sus propiedades como agentes anticancerígenos, entre otras. Sin embargo, su explotación en la industria farmacéutica se ha visto limitada, ya que la acumulación de estos compuestos en las plantas que los producen es mínima. Dichos alcaloides son biosintetizados por la vía del shikimato y de los terpenoides, los cuales proveen los precursores: secologanina y triptamina, respectivamente. La secologanina es sintetizada vía terpenoides, y estudios preliminares sugieren que es sintetizada vía del 2-C-metil-D-eritrol-4-fosfato (MEP) y no vía acetato/ácido mevalónico. Se cree que la secologanina es una de las moléculas limitantes en la biosíntesis de TIA. En el presente estudio se cuantif ican y evalúan por HPLC los niveles de este compuesto y sus predecesores iridoides, ácido logánico y secologanina, en diferentes partes de la planta medi­cinal Catharanthus roseus. La distribución de estos iridoides varía según el tejido analizado, encontrándose mayor acumulación de secologanina en el segundo par de hojas de la planta. Los niveles de transcriptos de las enzimas involucradas en los pasos tempranos de la vía de los iridoides fueron monitoreados también en diferentes tejidos usando la técnica transferencia de ARN, Northern blots. Adicionalmente, las plantas se elicitaron con jasmonato de metilo (MeJA), con el fin de estudiar el efecto de esta molécula en la trans­cripción de genes que codifican enzimas involucradas en los pasos tempranos de la vía de los iridoides. Los resultados obtenidos en este estudio sugieren que la vía del MEP puede estar más activa que la vía del acetato/ácido mevalónico en tejidos aéreos jóvenes de la planta. Adicionalmente, es evidente que el MeJA afecta la biosíntesis de TIA estimulando la transcripción de diferentes genes. Palabras clave: metabolismo secundario, alcaloides indol terpenoicos, jasmonato de metilo, vía del mevalonato, secologanina.

Terpenoid indole alkaloids (TIA) are of pharmaceutical importance, however the industrial use of these compouds is very limited because its accumulation is very low in plant tissues. TIA are derived f rom the shikimate and terpenoid pathways, which supply secologanin and tryptamine, the indole and iridoid moieties, respectively. Secololganin is a terpenoid which is belived to be synthesised the MEP pathway rather than by the acetate/mevalonic acid pathway. Secologanin is thought to be a limiting molecule in the biosynthesis of TIAs. Levels of loganic acid, loganin and secologanin were measured by HPLC using tissue derived from different parts of Catharanthus roseus plants. Higher levels of secologanin were found in second pair of leaves. Transcript levels of genes encoding enzymes involved in the early steps of the iridoid pathway were also monitored by northern blots of RNA f rom C. roseus plants. The effect of the elicitor molecule methyl jasmonate in the transcription of genes was also studied. The results obtained in the present work suggest that in young aerial tissues of the plant, the MEP pathway could be more active than the acetate/mevalonic acid pathway. Moreover, there is a clear effect of MeJA in the transcription of the genes studied. Key words: Secondary metabolism, terpenoid indol alcaloids, methyl jasmonate, mevalonate pathway, secologanin.