Mecanismo potencial del peróxido de hidrógeno en el sistema antioxidante del brócoli en poscosecha

El análisis integrado del transcriptoma y el metaboloma reveló los efectos y el mecanismo potencial del peróxido de hidrógeno en el sistema antioxidante del brócoli poscosecha

Por Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica

  Las especies reactivas de oxígeno (ROS), incluido el peróxido de hidrógeno (H2O2) y el anión superóxido (O2-), son clases de sustancias químicas altamente reactivas que se generan bajo estrés biótico/abiótico. En general, se cree que altas concentraciones de ROS son tóxicas para los propios organismos. Sin embargo, varios estudios informaron que algunos organismos pueden tolerar concentraciones extremadamente altas de H2O2. Las ROS, como factores de señal, desempeñan funciones reguladoras cruciales en el metabolismo de los pigmentos, los ritmos circadianos, la muerte celular, la tolerancia al frío, la proliferación celular y la respuesta inmune. Por ejemplo, científicos demostraron que el H2O2 exógeno en una concentración 10 mM (milimolar) mejora la tolerancia al frío en el pasto al activar la expresión de enzimas antioxidantes. Por otro lado, se demostró que el tratamiento electrostático con partículas de agua atomizadas retrasa la senescencia en brócoli poscosecha al aumentar la concentración de H2O2. Las ROS son el factor de señal necesario para regular los procesos celulares normales, en lugar de ser tóxicas para las plantas.  

Las ROS pueden ser sintetizadas y eliminadas rápidamente por la planta

Las ventajas potenciales de ROS como factor de señal incluyen la capacidad de las células vegetales de sintetizar y eliminar rápidamente ROS simultáneamente, cambiando así dinámica y rápidamente las concentraciones de H2O2. La producción de ROS no solo es como subproductos del metabolismo aeróbico, sino que también se sintetizan activamente mediante complejos enzimáticos a través de una vía genética programada. Los homólogos de la oxidasa respiratoria de plantas (RBOH) son las enzimas generadoras de ROS más estudiadas y fundamentales, y actúan como un centro molecular muy importante en la transducción de señales mediada por ROS. Para la eliminación de ROS, existen dos modos: enzimático y no enzimático. El primer modo implica la participación combinada de múltiples tipos de enzimas antioxidantes, incluida la glutatión peroxidasa (GPX), la glutatión S-transferasa (GST), la glutatión reductasa (GR), la ascorbato peroxidasa (APX), la catalasa (CAT) y la superóxido dismutasa. El modo no enzimático está asociado a la existencia de compuestos antioxidantes como el ácido ascórbico (AsA), el glucosinolato (GSL) y el glutatión (GSH).  

Sistema antioxidante del brócoli

El brócoli es una verdura de importancia mundial, valorada por sus ricos compuestos antioxidantes, incluidos AsA, GSH, GSL y sulforafano. Sin embargo, estos compuestos en la poscosecha tienden a degradarse rápidamente y en grandes cantidades, agravando así el daño oxidativo y reduciendo el valor nutricional y comercial. Por lo tanto, comprender el mecanismo del sistema antioxidante del brócoli y su método regulador es de gran importancia para mejorar nuestro conocimiento científico y reducir las pérdidas económicas de la industria del brócoli. Para investigar los efectos y el mecanismo potencial del H2O2 exógeno sobre el metabolismo antioxidante y el amarillamiento en el brócoli poscosecha, se realizó el análisis integrado del transcriptoma y el metaboloma.

Genes y metabolitos identificados

Un total de 61 genes expresados diferencialmente y 6 metabolitos acumulados también diferencialmente fueron identificados con los tratamientos con H2O2 y difenilenyodonio (DPI) en 2 y 4 días. El H2O2 exógeno promovió la acumulación de H2O2 endógeno en 1 día activando las expresiones de RBOH. También, el tratamiento con H2O2 reguló positivamente las expresiones de los genes SOD (superóxidodismutasa), CAT (catalasa) y peroxiredoxina (Prx) y los genes APX, DHAR y GPX implicados en la síntesis de ácido ascórbico-glutatión (AsA-GSH) promoviendo así la eliminación de O2-. y H2O2 y paliando el daño oxidativo. Además, el tratamiento con H2O2 promovió la biosíntesis de AsA y GSH, así como aumentó el contenido de estas sustancias y de, glutatión oxidado y γ-glutamilcisteína. El tratamiento con H2O2 también promovió la biosíntesis de glucosinolatos, la acumulación de ácido 3-(6′-metiltio)hexilmálico, y la producción de sulforafano mediante la regulación positiva de la expresión de los genes involucrados mejorando así la función sanitaria del brócoli poscosecha.  

Fuentes

Zhang, Y.; Chen, Y.; Guo, Y.; Sun, Y.; Wang, Z.;   Wang, Y.; Guan, L.; Wang, L.; Zhou, Q. (2023). Transcriptome and metabolome integrated analysis revealed the effects and potential mechanism of hydrogen peroxide on antioxidant system in postharvest broccoli Postharvest Biology and Technology, 206:112547. https://flybase.org/reports/FBgn0004657.html Acceso el 05/09/2023. Imagen https://www.apcd.org.br/index.php/noticias/934/em-foco/20-06-2017/extrato-do-brocolis-ajuda-no-controle-dos-niveis-de-glicose-mostra-estudo- Acceso el 05/09/2023.