Biología molecular, una herramienta para la bioprospección del metabolismo secundario de plantas en Colombia Ejemplo práctico en plantas colombianas de interés medicinal

Molecular biology, a tool for bioprospection of plants secondary metabolism in Colombia

Los metabolitos secundarios producidos por las plantas están involucrados en una multitud de interacciones ecológicas, entre ellas las interacciones planta-planta, planta-microorganismos, planta-animales y planta-insectos. Además de protegerlas de algunos patógenos, también ayudan a las plantas a sobrevivir en condiciones medioambientales adversas. Dadas sus características medicinales e industriales, dichos metabolitos también son de gran importancia para el ser humano. Sin embargo, el estudio de estos compuestos en plantas tropicales a nivel bioquímico, molecular y genético, es aún limitado. Dentro de las estrategias de bioprospección de la diversidad de muchos países tropicales como Colombia, la exploración y explotación del metabolismo secundario de plantas constituye un reglón importante. En el presente trabajo se reporta una metodología experimental basada en el aislamiento de ADN genómico de plantas colectadas en campo, y el uso de cebadores degenerados empleados en la amplificación en cadena de la polimerasa (PCR) para identificar genes que codifican enzimas decarboxilasas dependientes de piridoxal. Estas enzimas están involucradas en la vía metabólica para la síntesis de alcaloides. Basados en la homología de secuencias reportadas en las bases de datos, se diseñaron cebadores degenerados para amplificar secuencias conservadas de estas enzimas en 18 familias de plantas diferentes. Se obtuvieron seis secuencias obtenidas de plantas del género Piper sp. Este reporte demuestra el potencial uso de ésta y otras metodologías actuales para aumentar el conocimiento, entendimiento y exploración del metabolismo secundario de las plantas de Colombia. Palabras clave: bioprospección, metabolismo secundario, cebadores degenerados, microarreglos, decarboxilasas dependientes de piridoxal.

Plant secondary metabolites play an important role in plant-plant, plant-microorganisms and plant-insect interactions. They also protect the plants against stress environmental conditions. Plant secondary metabolites are also very important to humans due to their nutritional, pharmaceutical, medical and industrial properties. However, the secondary metabolism of tropical plant species still remains very poorly understood and characterised at the biochemical, molecular and genetic level. Within bioprospection programs to study the biodiversity of Colombian plants, the secondary metabolism is a very important target. Here we present an experimental methodology based on genomic DNA isolation from field collected plants, and the use of degenerate primers to PCR amplify genes that encodes pyridoxal-dependent enzymes which are involved in the alkaloids biosynthesis. Based on sequence homology we designed degenerate primers to amplify conserved gene sequences from 18 different plant families. Six putative tydc/tdc decarboxylases sequences were obtained from plants of the Piper genus. This report shows the usefulness of the DNA collection and PCR-based methodology e to increase the understanding and exploration of the secondary metabolism of Colombian plants. Key words: Bioprospection, secondary metabolism, degenerate primer, microarrays, PLP-dependent decarboxylases.