Biosíntesis de apocarotenoides en phycomyces blakesleeanus

Resumen

Phycomyces blakesleeanus se reproduce de forma vegetativa por esporas y sexual por micelios de sexo opuesto. El ciclo sexual se caracteriza porque las hifas desarrollan cigóforos, primeras estructuras sexuales, e incrementan su contenido de caroteno beta. Este carotenoide da lugar a los ácidos trispóricos y otros apocarotenoides, entre los cuales se encuentran las feromonas que median la comunicación entre los micelios de sexo opuesto. La detección de apocarotenoides C7 en el medio de cultivo de Phycomyces propone que el caroteno beta se rompe en tres fragmentos de 18,15 y 7 carbonos. El corte del caroteno beta en diversos organismos ocurre principalmente por la acción de oxigenasas de carotenoides. Asumimos que Phycomyces debe tener tales enzimas y nos propusimos identificarlas. Además analizamos el contenido de apocarotenoides de distintos cultivos. El genoma de Phycomyces tiene dos genes responsables de oxigenasas de carotenoides. Uno de ellos es el gen carS que había sido definido hace mucho por sus mutantes y otro es un gen hasta ahora desconocido que debe ser llamado acaA. Los transcritos de ambos son más abundantes durante la interacción sexual, con cinéticas similares a las de los genes estructurales de la carotenogénesis. CarS cortó el caroteno beta para producir un fragmento de 25 carbonos y otro de 15. AcaA cortó el C25 para producir un fragmento de 18 carbonos y otro de 7. La fragmentación sucesiva del caroteno beta confirmó la propuesta del corte de caroteno beta a tres fragmentos y rechazó la hipótesis del retinal como intermediario en la biosíntesis de ácidos trispóricos y la hipótesis alternativa de dos cortes simétricos en el caroteno beta que producirían el precursor C18 de los trisporoides. La absorción ultravioleta del medio de cultivo mixto es un buen indicador de su contenido en apocarotenoides. Los medios de cultivos de estirpes de ambos sexos contienen al menos 32 apocarotenoides distintos. En los cultivos de sexos separados los apocarotenoides son menos variados y menos abundantes. Los ácidos trispóricos y sus esteres solo se encontraron en cultivos mixtos. Se han identificado 15 de los 32 apocarotenoides y se proponen las posibles rutas metabólicas que los producen. Las mutaciones carB, carR y carS bloquearon la producción de apocarotenoides. Las mutaciones carB10 y carS153 son nulimorfas. Los aminoácidos E150 y S433 son esenciales para la actividad de CarS. Los mutantes car producen enzimas capaces de metabolizar apocarotenoides procedentes de estirpes de sexo opuesto con los que se cocultiven. El trisporol B se encontró en cultivos separados de la estirpe silvestre de sexo (-) y puede ser una feromona. El metiltrisporato C no se encuentra en los cultivos separados y no debe considerarse una señal sexual. La proteína CarS tiene una función esencial en la regulación de la carotenogénesis por realimentación dependiente de su actividad enzimática, probablemente a través de su producto, el beta-apo-12¿-carotenal.