Dinámica de carbohidratos y mecanismos de regulación de la ADP-Glucosa pirofosforilasa durante el desarrollo de fruto de plátano macho (Musa paradisiaca L)

Abstract

El almidón es un polisacárido que se sintetiza y se acumula en diversas fuentes vegetales como los cereales, leguminosas, tubérculos y frutos en estado inmaduro o verde (ejemplo, el plátano Musa paradisiaca L.). El almidón es aislado de esas fuentes vegetales y es utilizado en diversos productos alimenticios, farmacéuticos e industriales, en los cuales imparte diferente funcionalidad. La funcionalidad del almidón está relacionada con su estructura, la cual se determina desde su biosíntesis. La ADP-glucosa pirofosforilasa (AGPasa) es la enzima que da inicio a la biosíntesis y acumulación del almidón. Dependiendo de la fuente botánica esta enzima es regulada por distintos mecanismos. Algunas isoenzimas son sensibles a los efectores alostéricos, especialmente a la relación 3-ácido fosfoglicérico (3-PGA): fosfato inorgánico (Pi), y también se ha reportado que es regulada por mecanismos redox y por fosforilación. El objetivo de este trabajo fue estudiar la regulación de la actividad de la AGPasa en fruto de plátano inmaduro, para aportar información que ayude a desarrollar estrategias para modificar el contenido de almidón en esta especie. De un productor comercial en Oaxaca se colectó plátano Macho en las semanas 4, 6, 10 y 14 de desarrollo, se les determinó el contenido de azúcares solubles y almidón. Se evaluó la actividad enzimática de la AGPasa en la dirección pirofosforilisis en condiciones reductoras y no reductoras, para observar el grado de activación redox de la AGPasa. Durante todo el desarrollo del plátano el contenido de sacarosa fue mucho mayor que el de glucosa y fructosa. Se postula que la sacarosa no solo es producida por las hojas, sino también por la cáscara verde del plátano. El hecho de que la glucosa y fructosa no se acumularon, sugiere que las hexosas fueron rápidamente metabolizadas y usadas para la respiración y la biosíntesis de almidón. La actividad de la AGPasa y el contenido de almidón incrementaron linealmente en función de las semanas de desarrollo, lo cual se vio reflejado en el aumento del peso y diámetro del fruto. Se encontró que el 3-PGA incrementó la actividad de la AGPasa, mientras que el Pi la inhibió. En condiciones reductoras y oxidantes se observó un efecto diferencial sobre la actividad de la AGPasa, durante distintas semanas de desarrollo. Esto indica que el mecanismo de regulación no es constante durante la maduración del fruto. Se sugiere que la AGPasa mayoritaria del plátano podría ser citosólica, debido a que la isoforma de las monocotiledóneas no contiene péptido señal ni presenta el residuo de Cys82, que está involucrado en el puente disulfuro formando dímeros entre las subunidades pequeñas. Se concluye que la AGPasa es responsable de la preacumulación masiva de almidón en el fruto inmaduro de plátano y que la isoenzima del fruto fue regulada alostéricamente de forma constante, pero que el mecanismo redox pudiera interaccionar con otro tipo de regulación enzimática (por ejemplo expresión de isoenzimas o fosforilación).