RESUMEN TESIS DOCTORAL

“Origen y función de las espermidina aminopropil transferasas en Arabidopsis thaliana ”

	Las poliaminas son pequeñas moléculas con carga positiva a pH fisiológico. Las más abundantes y más ampliamente distribuidas entre todos los seres vivos son la putrescina y la espermidina con dos y tres grupos amino, respectivamente. La espermidina se forma a partir de la putrescina por adición de un grupo aminopropilo. La espermina, con cuatro grupos amino y presente sólo en eucariotas, se forma a partir de la espermidina por adición de un segundo grupo aminopropilo.

	Las poliaminas han sido relacionadas con procesos fundamentales para la vida, como son la división, el crecimiento, la diferenciación y la muerte celular, habiéndose demostrado en todos los organismos en los que se han conseguido mutantes deficientes en su síntesis que las poliaminas son esenciales. En plantas se han encontrado múltiples correlaciones entre la variación en la concentración de las poliaminas y procesos tales como la germinación, la embriogénesis, la formación de raíces, la iniciación floral o el desarrollo de flores y frutos.

	Al inicio de esta tesis se publicó la identificación de la primera putativa espermina sintasa en plantas (ACL5), cuya pérdida de función da lugar a un defecto en la elongación del tallo y alteración del patrón normal de los haces vasculares; sin embargo, nuestro análisis del mutante acl5 nos reveló que no había perdido la capacidad de sintetizar espermina. Nuestro rastreo del genoma de Arabidopsis thaliana nos permitió identificar y caracterizar el gen SPM, otra putativa espermina sintasa regulada por ácido abscísico. Los mutantes nulos para este gen no muestran diferencias fenotípicas respecto del silvestre pero el doble mutante spm/acl5 nos ha permitido confirmar que no hay más genes responsables de la síntesis de espermina. No obstante, la sobreexpresión de SPM en el mutante acl5 no ha sido capaz de aliviar su fenotipo, indicando que estos dos genes podrían no tener la misma función; lo que ha sido demostrado, muy recientemente, en una publicación en la que se aportan pruebas que sugieren que ACL5 es una termoespermina sintasa, lo que indicaría que SPM es la única espermina sintasa en Arabidopsis thaliana.

	El estudio más detallado del interesante fenotipo del mutante acl5, nos ha permitido obtener evidencia de que este gen es necesario para que tenga lugar el crecimiento secundario que da lugar al metaxilema y las fibras del xilema. Nuestros datos sugieren que la función de ACL5 es la de prevenir la muerte celular prematura, permitiendo que se complete correctamente el programa de desarrollo de los haces vasculares xilemáticos.

	El análisis de la relaciones filogenéticas entre varias de las actividades que participan en la ruta de síntesis de las poliaminas nos ha permitido demostrar que la similitud de secuencia entre ellas se debe a un origen evolutivo común. La actividad espermina sintasa ha surgido a lo largo de la evolución tres veces de forma independiente en Animales, Hongos y Plantas (Angiospermas), mediante un proceso de neofuncionalización tras la duplicación de una espermidina sintasa. El mismo proceso a dado lugar a la actividad putrescina metiltransferasa en algunas plantas, de gran importancia para la sintesis de alcaloides. La actividad termoespermina sintasa sin embargo, parece haber surgido en procariotas y adquirida por las Plantas por transferencia horizontal. La comparación de las estructuras terciarias de algunas de las proteínas estudiadas nos ha permitido identificar algunos residios que parecen ser importantes para explicar las diferentes actividades enzimáticas.