Regulación de la biosíntesis de antocianinas en manzana

La manzana (Malus × domestica Borkh. familia Rosaceae) es una de las frutas más consumidas mundialmente, entre las cuales las de piel roja son las más apreciadas por los consumidores ya que se interpreta como señal de madurez y alta calidad. 

Además, las frutas rojas contienen antocianinas, que poseen varios beneficios para la salud. Muchos estudios muestran que estas sustancias no solo tienen propiedades antioxidantes sino también efectos farmacológicos, como la prevención de la obesidad y el cáncer, antiinflamatorias, antienvejecimiento y protección de la vista. 

Las antocianinas

Las antocianinas son pigmentos naturales de colores rojo, azul y violeta, que se encuentran en frutas, flores, hojas y verduras. Son compuestos fenólicos que pertenecen a la clase de los flavonoides.

Ion flavílio, estructura básica de las antocianinas

En la planta, las antocianinas pueden actuar como captadores de especies reactivas de oxígeno frente a estreses abióticos y bióticos. Por lo tanto, se ha prestado cada vez más atención a la promoción de la biosíntesis y acumulación de estos compuestos, y a la revelación de los mecanismos reguladores de la coloración de la fruta.

Síntesis

Las antocianinas se sintetizan en el citoplasma y luego se almacenan en vesículas del retículo endoplásmico, y las vías sintéticas han sido bien dilucidadas.

La fenilalanina es el precursor inicial, y el proceso biosintético consiste de varias etapas en que participan varias enzimas.

Los genes estructurales de biosíntesis, transporte y acumulación de antocianinas están regulados por muchos factores de transcripción, y también, por muchos elementos fisicoquímicos, incluidos luz visible, irradiación UV-B, bajas temperaturas, hormonas vegetales, y variedad de nutrientes absorbida por la planta.

El ácido 5-aminolevunílico desempeña un papel importante

Además de las fitohormonas clásicas, entre las que se incluyen el ácido abscísico, el metiljasmonato y el etileno, el ácido 5-aminolevunílico desempeña un papel importante en el incremento de la acumulación de antocianina en las manzanas.

El ácido 5-aminolevunílico es un aminoácido no proteico endógeno; es el primer compuesto en la vía de síntesis de porfirina, una vía que conduce a la síntesis del grupo hemo en mamíferos y de la clorofila en las plantas. 

Macrociclo tetrapirrólico comum de las porfirinas

El hemo es un grupo prostético (sustancia no proteica que se une a una proteína y forma una heteroproteína) que consiste en un átomo de hierro contenido en el centro de un anillo orgánico heterocíclico llamado protoporfirina.

Este aminoácido es un precursor esencial de compuestos tetrapirrólicos como el hemo, la clorofila, los citocromos y la vitamina B12.

En las últimas dos décadas, se reconoce al ácido 5-aminolevunílico como un regulador natural del crecimiento de las plantas que participa en la germinación de las semillas, la formación de los frutos y la mejora de la calidad, así como en la tolerancia al estrés. 

Además de promover la coloración de la fruta de manzana, el ácido 5-aminolevunílico es eficaz en la pera, el melocotón y la uva. Por lo tanto, este compuesto tiene un gran potencial de aplicación en la producción de fruta de alta calidad de muchas especies. 

Por otro lado, se ha verificado que el ácido 5-aminolevunílico aplicado exógenamente incrementa en forma significativa la biosíntesis de clorofila foliar en plantas de varias especies. 

Regula positivamente la biosíntesis y transporte de antocianinas

En la manzana, el ácido 5-aminolevunílico regula positivamente a nivel transcripcional la expresión de genes involucrados en la biosíntesis y el transporte de antocianinas. 

Varios factores de transcripción que participan en la expresión génica de la acumulación de antocianinas son también promovidos por ácido 5-aminolevunílico. 

En una investigación actual, se analizó la expresión de genes responsables de la síntesis y la acumulación de antocianinas en frutos de manzana y se observó que el gen MdFC2 está regulado (inducido) por el ácido 5-aminolevunílico.

Este gen MdFC2, codifica la enzima ferroquelatasa, responsable por la formación del grupo hemo a partir de protoporfirina, y desempeña un papel importante en la acumulación de antocianinas de manzanas.

Este hallazgo proporciona una nueva perspectiva sobre la función reguladora del ácido 5-aminolevunílico, un precursor biosintético clave de los compuestos tetrapirrólicos, que induce significativamente la acumulación de antocianinas en las manzanas. 

Fuentes

Yin,Y.; Zhang, L.; Zhang, J.; Zhong, Y.; Wang, L. (2025).
MdFC2, a ferrochelatase gene, is a positive regulator of ALA-induced anthocyanin accumulation in apples
Journal of Plant Physiology, 304: 154381.

Imágenes
https://www.amazon.com/-/es/Deliciosas-manzanas-frescas-RawJoy-libras/dp/B0D6SKZB9T    Acceso el 20/01/2025.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Porfirina#  Acceso el 20/01/2025.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Antocianina#   Acceso el 20/01/2025.
https://www.lecturio.com/pt/concepts/metabolismo-do-grupo-heme/  Acceso el 20/01/2025.