Biotecnología del género echiumaplicación para la producción de ácidos grasos de interés en medicina, acuicultura y nutrición

Resum

Habiendo elegido cuatro especies del género Echium (E. acanthocarpum, E. aculeatum, E. callithyrsum y E. virescens) por su elevado contenido en los ácidos grasos SDA y GLA, el objetivo general planteado en la presente propuesta de investigación fue el estudio de la síntesis de estos ácidos grasos (AGs) en cultivos de raíces en cabellera mediante un abordaje biotecnológico y su posible manipulación mediante la sobreexpresión del gen que codifica para la enzima ¿6-desaturasa. La inducción de cultivos de raíces en cabellera mediante la infección guiada con la bacteria Agrobacterium rhizogenes ha permitido conocer, elucidar y manipular rutas bioquímicas para la síntesis de importantes metabolitos, sistema que también permite practicar manipulaciones genéticas. Este abordaje biotecnológico es de gran interés para las especies de Echium objeto de investigación en este proyecto. Tras estudiar las posibilidades biotecnológicas del género Echium, abordando la germinación in vitro de semillas o la micropropagación, se obtuvieron dos líneas de raíces en cabellera de E. acanthocarpum. Asimismo, después de conocer el lípido total y AGs que presentaban las raíces en cabellera de las líneas control HR E1.5 y HR E1.16 bajo las condiciones estándar establecidas para este tipo de cultivos (medio nutritivo B5, 3% sacarosa, 1%PVP, 25 ºC), se decidió someter a una de ellas (HR E1.5) a condiciones de estrés abiótico (baja temperatura-15ºC-, presión -sorbitol 0,2M- y sustitución de sacarosa por glucosa como fuente de carbono). De esta manera, se determinó que existían diferencias pronunciadas en cuanto a la cantidad y porcentaje de los ácidos grasos ¿6-desaturados (SDA y GLA), cuyos valores fueron claramente más altos cuando se disminuyó la temperatura de cultivo de 25 a 15ºC. Así, en los cultivos sometidos a dicho estrés, la producción de SDA pasó de un 1% del total de AGs hasta un máximo 3,5% y en el caso de GLA, el porcentaje pasó de un 11% a un 20% del total de AGs. La sustitución de sacarosa por glucosa como fuente de carbono o la aplicación de estrés osmótico no fue determinante. Por otro lado, con la finalidad de modular la composición de AGs de los cultivos de raíces en cabellera de Echium acanthocarpum, en particular de SDA, nuestro objetivo fue llevar a cabo la sobreexpresión del gen codificante para la enzima ¿6-desaturasa de la especie Primula vialii mediante la inserción del trans-gen, proceso facilitado por la bacteria A. rhizogenes. Esta enzima tiene la característica única de presentar preferencia por el sustrato de la serie n-3 en lugar de la serie 6 de AGs. Dicha aproximación se ha llevado a cabo con éxito en numerosas ocasiones, clonando genes ¿6-desaturasa procedentes de distintos organismos en plantas, inclusive otras especies del género Echium, pero no en un sistema de cultivo de raíces en cabellera. Los porcentajes de ácidos grasos ¿6-desaturados aumentaron drásticamente cuando se crecieron las raíces transgénicas sobreexpresando el gen ¿6-desaturasa a 15ºC, al tiempo que disminuyó el porcentaje de LA, ácido graso sustrato de la enzima, alcanzando SDA hasta un 4,7% del total de AGs y el GLA hasta un 30%.