Desasturases de membrana: estudis mecanístics, clonatge i aplicacions biotecnològiques

Abstract

El comportament reproductor en moltes espècies d’insectes implica l’alliberament per part de la femella d’una sèrie de compostos químics volàtils, anomenats feromones, els quals són detectats de forma molt específica, a gran distància i en concentracions ínfimes pel mascle, permetent la còpula, que condueix a la reproducció de l’insecte. Gran part de les feromones identificades semblen estar relacionades amb els àcids grassos més comuns en la natura, però amb algunes diferències importants, tot fent aquestes estructures relativament fàcils de sintetitzar. Shorey va demostrar que aquests compostos podien ser utilitzats per reduir de forma dràstica la població d’una espècie plaga, mitjançant la inhibició de la seva comunicació sexual, essent això el primer indici d’un control de plagues per mètodes no tòxics.

Una de les característiques més importants d’aquests semioquímics és la presència de dobles enllaços, en diferents posicions de la cadena i de diversa configuració. Els enzims encarregats d’aquesta biotransformació són les acil-CoA dessaturases. Són enzims lligats a la membrana del reticle endoplasmàtic, dependents d’oxigen i d’una cadena de transport electrònic, que contenen ferro en el seu centre catalític actiu, però de tipus no-hemo. Bloomfield i Bloch van mostrar que en aquesta conversió d’un enllaç simple a un de doble no s’introdueix cap molècula d’oxigen. La mescla feromonal de l’espècie plaga Spodoptera littoralis (Lepidoptera: Noctuidae) és un exemple molt interessant de l’activitat d’aquests enzims donat que presenta una delta-11 dessaturasa que transforma l’àcid palmític en l’àcid (Z)-11-hexadecenoic i l’àcid mirístic en els àcids (E) i (Z)-11-tetradecenoics; una delta-9 dessaturasa que forneix l’àcid (Z,E)-9,11-tetradecadienoic a partir de l’isòmer E i una dessaturasa especial, una 1,4-dessaturasa, que transforma l’àcid (Z)-11-tetradecenoic en l’(E,E)-10,12-tetradecadienoic.

El present treball intenta aprofundir en l’estudi químic d’aquesta important família d’enzims, tant a nivell de criptoregioquímica (lloc inicial d’oxidació) com d’estereoquímica, mitjançant la síntesi de precursors deuterats adequats, ensems de realitzar estudis d’inhibició amb derivats ciclopropènics, tant alcohols com àcids grassos. Al mateix temps, es pretén dur a terme el clonatge i expressió funcional del cDNA que les codifica. Aquests estudis intentaran discernir si la 1,4-dessaturasa és la mateixa delta-9 dessaturasa o si es tracta de dos enzims totalment diferents.

Per altra banda es tracta d’aprofitar la delta-9 dessaturasa present al llevat S. cerevisiae per tal de produir d’una forma eficient i econòmica àcids grassos diènics conjugats d’alt valor afegit, com és el cas de l’àcid (Z,E)-9,11-octadecadienoic, el qual està descrit que posseeix una destacada activitat antitumoral en cultius cel•lulars. A més, d’optimitzar-se aquest sistema, també es podrien obtenir diverses estructures dièniques o eníniques presents en diferents complexos feromonals d’insectes plaga.

Un altre punt de la Tesi tracta de l’optimització d’un procediment sintètic de formació de derivats del coenzim A tot utilitzant la fase sòlida i la reacció de transtioesterificació.

Finalment, es pretén estudiar les característiques bioquímiques de les diferències fenotípiques trobades en les espécies plaga Thaumetopoea pityocampa (o processionària del pi) i Thaumetopoea processionea (o processionària del roure). La mescla feromonal d’ambdues espécies difereix únicament en la presència d’una acetilenasa i d’una reductasa altament específica en l’espécie parasitària del pi.