Aplicación de metodologías proteómicas al estudio de la estructura, modificaciones postraduccionales y diferenciación genética de la proteína faseolina en semilla de la judía común (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract

La judía común (Phaseolus vulgaris L.) es la legumbre de grano más importante para el consumo humano. Las proteínas de reserva de la semilla son la principal fuente de aminoácidos y de nitrógeno reducido que desempeñan un papel clave durante el proceso de la germinación y el crecimiento temprano de la plantas. La faseolina es la principal proteína de reserva de la semilla de la judía común, representando hasta un 40-60% de la proteína total. Décadas de estudios han permitido obtener un conocimiento cada vez más profundo de la base genética, expresión, regulación, estructura, diferenciación genética entre variedades y evolución de la faseolina. Por tanto, se puede considerar que la faseolina representa la proteína de reserva de semilla modelo. La faseolina está codificada por una familia génica localizada en el cromosoma 7. Comprende las subfamilias génicas  y  que dan lugar a la síntesis de polipéptidos glicosilados del tipo  y , respectivamente. El estudio de la diversidad de la faseolina en poblaciones silvestres y cultivadas, mediante el uso de la electroforesis monodimensional, ha permitido la identificación de dos acervos génicos principales de P. vulgaris (mesoamericano y andino) que fue posteriormente confirmada con una diversidad de marcadores de ADN. Sin embargo, los avances recientes en las metodologías proteómicas proporcionan nuevas herramientas para profundizar en el conocimiento de esta compleja familia génica. En este estudio se abordan diversos aspectos sobre la estructura, expresión y diferenciación genética de la faseolina aplicando la electroforesis bidimensional (2-DE) y la espectrometría de masas (MALDI-TOF y MALDI-TOF/TOF MS) en conjunción con otras metodologías proteómicas. La optimización del método de extracción proteica y de los protocolos de la 2-DE ha permitido obtener mapas de alta resolución de la proteína faseolina que suministraron información nueva de gran relevancia. Los resultados del estudio proporcionan la primera evidencia sobre la existencia de isoformas de la faseolina diferencialmente fosforiladas. Además, isoformas con elevados niveles de fosforilación desempeñan un papel clave en la movilización de la proteína faseolina dado que experimentan un proceso de degradación preferente durante la germinación de la semilla. Cabe subrayar que este sería el primer papel funcional asignado a las isoformas fosforiladas detectadas hasta la fecha en las proteínas de reserva de semilla. Por otra parte, el análisis de las distancias proteómicas obtenidas a partir de los patrones 2-DE muestra que la faseolina es un marcador fiable de diferenciación genética y calidad de la semilla en variedades silvestres y cultivadas de los acervos mesoamericano y andino. Por tanto, la faseolina parece ser un marcador de utilidad para la mejora genética de la judía común. Globalmente, el estudio revela que las metodologías proteómicas son una herramienta importante para avanzar en el conocimiento de las complejas proteínas de reserva de semilla.