Evolución del metabolismo de los glicoalcaloides esteroidales en especies del género Solanum desde una perspectiva multi-ómica
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Autores
Pérez Mesa, Pablo Andrés
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Inglés
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Resumen
Las plantas producen diferentes tipos de metabolitos especializados que median las
interacciones bióticas y abióticas asociadas con la defensa, reproducción y
supervivencia de los individuos. En la familia Solanaceae, diferentes especies
producen metabolitos con importancia medicinal, nutricional y económica. Entre los
metabolitos de mayor interés por sus características medicinales y ecológicas se
encuentran los glicoalcaloides esteroidales (SGAs), los cuales principalmente se
encuentran en especies del género Solanum. Estos compuestos, facilitan la defensa
de las plantas contra patógenos y herbívoros y se ha registrado que generan
toxicidad en humanos y en otros organismos herbívoros. Análisis genómicos y de
co-expresión de genes, han identificado que muchos de los genes de la ruta
metabólica de los SGAs se encuentran agrupados en diferentes regiones
cromosómicas. Debido a su toxicidad, los humanos han seleccionado de las plantas
cultivables las variedades que presentan menor contenido de SGAs. Estos procesos
de domesticación han permitido identificar cambios genómicos estructurales sobre
la secuencia y organización de los genes de SGAs, lo cual está asociado con cambios
en la diversidad y concentración de metabolitos entre las especies. Sin embargo, aún
se desconoce la diversidad de SGAs en especies silvestres y medicinales del género
Solanum y los posibles cambios genómicos que han generado esta diversidad. En
este proyecto estudiamos desde la genómica estructural, funcional y evolutiva, la
diversidad de compuestos metabólicos de la ruta de los SGAs en especies silvestres
de la familia Solanaceae con potenciales usos medicinales. Realizamos análisis de
sintenia, de expresión de genes y metabolitos, para identificar los genes y
compuestos que se producen entre las diferentes especies de la familia Solanaceae.
Finalmente, evaluamos la diversificación de las especies de la familia, con respecto
a la evolución del metabolismo de los SGAs, en función de la distancia filogenética
y metabólica entre las especies (Texto tomado de la fuente).
Abstract
Plants produce a wide variety of specialized metabolites that mediate biotic and
abiotic interactions related to defense, reproduction, and survival. In the Solanaceae
family, different species produce metabolites with medicinal, nutritional, and
economic importance. Among the metabolites of greatest interest due to their
medicinal and ecological characteristics are steroidal glycoalkaloids (SGAs), which
are primarily found in species of the Solanum genus. These compounds contribute
to the plant's defense against potential pathogens and herbivores and have been
reported to cause toxicity in humans and other herbivorous organisms. Genomic
and gene co-expression analyses have identified that many of the genes involved in
the SGA metabolic pathway are clustered in different chromosomal regions. Due to
their toxicity, humans have selected cultivable plant varieties with lower SGA
content. These domestication processes have allowed the identification of structural
genomic changes in the sequence and organization of SGA genes, which are
associated with changes in metabolite diversity and concentration among species.
However, the diversity of SGAs in wild and medicinal species of the Solanum genus
and the potential genomic changes responsible for this diversity remain unknown.
In this project, we investigate the diversity of SGA pathway metabolites in wild
Solanaceae species with potential medicinal uses from a structural, functional, and
evolutionary genomic perspective. We performed synteny analysis, gene
expression, and metabolic profile characterization studies to identify the genes and
compounds produced across different Solanaceae species. Finally, we investigated
the diversification of solanaceous species concerning the evolution of SGA
metabolism and considered the phylogenetic and metabolic distance among species.
Palabras clave propuestas
Solanaceae; Solanum; Comparative genomics; Medicinal plants; Metabolism; Metabolomics; Genómica Comparativa; Metabolismo; Metabolómica; Plantas medicinales; Phylogenetic diversity; Steroidal glycoalkaloids (SGAs); Transcriptomics; Biodiversidad filogenética; Glicoalcaloides esteroidales (SGAs); Transcriptómica
Descripción
ilustraciones a color, diagramas, mapas