El papel de la glutamina sintasa y la glutamato deshidrogenasa en la asimilación de nitrógeno y posibilidades para mejorar la utilización de nitrógeno en los cultivos

Esta breve revisión describe el papel central de la glutamina sintasa (GS) en el metabolismo del nitrógeno en plantas y discute algunas posibilidades para la mejora de los cultivos. GS funciona como la principal enzima asimilatoria para el amoníaco producido a partir de la fijación de N, así como la nutrición a base de nitrato o amoníaco. También reasimila el amoníaco liberado como resultado de la fotorespiración y la descomposición de proteínas y compuestos de transporte de nitrógeno. GS se distribuye en diferentes localizaciones subcelulares (cloroplasto y citoplasma) y en diferentes tejidos y órganos. Esta distribución probablemente cambia en función del desarrollo del tejido; por ejemplo, GS1 parece desempeñar un papel clave en la senescencia foliar. La enzima es el producto de múltiples genes con promotores complejos que aseguran la expresión de los genes de manera específica para el órgano y el tejido y en respuesta a diversas variables ambientales que afectan el estado nutricional de la célula. La actividad de GS también se regula post-traducionalmente de una manera que involucra proteínas 14-3-3 y fosforilación. GS y el metabolismo del nitrógeno en plantas se consideran mejor como una matriz compleja que cambia continuamente durante el ciclo de desarrollo de las plantas. Junto con GS, una serie de otras enzimas desempeñan roles clave en el mantenimiento del equilibrio entre carbono y nitrógeno. Se propone que una de estas es la glutamato deshidrogenasa (GDH). Hay evidencia considerable de un desvío de GDH para devolver el carbono en aminoácidos a las reacciones del metabolismo del carbono y el ciclo del ácido tricarboxílico. Resultados con plantas transgénicas que contienen genes de GS transferidos sugieren que puede haber formas en las que sea posible mejorar la eficiencia con la que las plantas de cultivo utilizan nitrógeno. La selección asistida por marcadores también puede llevar a tales mejoras.