Aspectos metabólicos y multivitamínicos del maíz

La deficiencia de vitamina A causa 2.2 millones de muertes al año. Por tanto, investigadores intentan elevar el contenido de β-caroteno y otros carotenoides en cereales mediante la ingeniería genética. Mi trabajo consistió en analizar carotenoides en maíz y callos de arroz transgénico con el fin de indentificar y cuantificar estos pigmentos y además analizar la ruta metabólica de los mismos. Por tal motivo, desarrollaré una técnica analítica por HPLC y UHPLC que me permitió separar la mezcla de carotenoides. Estas moléculas se detectaton utilizando un detector de arreglo de diodos y masas. Con éste último se probaron distintas técnicas de ionización (ESI, APCI y APPI) para encontrar la mejor técnica que ionizara carotenos y xantófilas. Además se hallaron transiciones para identificar a cada uno de los carotenoides. Para mostrar la confiabilidad del método analítico, realicé la validación del mismo y determiné factores importantes que influyen en el análisis de carotenoides, como por ejemplo, su estabilidad química. Para analizar la ruta metabólica de los carotenoides, se realizaron distintos experimentos, entre ellos, introducir distintas combinaciones de genes en el maíz y arroz que permitieran entender cuáles eran las enzimas importantes que permitían la acumulación de carotenoides. También se analizó la biosíntesis de carotenoides a distintas etapas del desarrollo de la semilla de maíz, desde los 15 días después de la polinización (DAP) hasta los 60 DAP y su estabilidad química a lo largo de todo este período. Finalmente, se profundizó en la identificación de nuevos carotenoides encontrados en las muestras, como los oxo-carotenoides (utilizados en la industria como colorantes). Para llevar acabo su identificación, se realizaron pruebas químicas, se determinaron sus espectros visibles y sus fragmentos por masas.   

Vitamin A deficiency casuses 2.2 million deaths per year. Therefore, many researches have attempted to elavate β-carotene levels in staple cereals by introducing the corresponding metabolic pathway. I was involved in the analysis of carotenoids in maize and rice. I improved and developed analytical tecniques by HPLC y UHPLC in order to separate these pigments. Its identification was carried out by using PDA and mass detectors. In addition, different ionization tecniques were compared in order to choose the most suitable tecnique to ionize these molecules. Parameters influencing carotenoid analysis (such as carotenoid stability) were determined and the analytical method was validated. Likewise, the extraction method of carotenoids was optimized.Three diffetent experiments were carried out in order to analize the metabolic pathway of carotenoids. The first one consited in introducing different carotenogenic genes into a white maize variety deficient for endosperm carotenoid synthesis. The second one consisted in analyzing the biosynthesis of carotenoids at different developmental stages of the maize seed (from 15 DAP to 60 DAP). The third one corresponded to the metabolic engineering of ketocarotenoids biosynthesis in maize seed and rice callus. These experiments allowed us to identify and complement rate-limiting steps in the pathway and analyze carotenoid stability. On top of that, the different transgenic plants obtained had extraordinary levels of β-carotene and other carotenoids, including complex mixtures of hydroxycarotenoids and ketocarotenoids. Finally, I also deepened in the identification of carotenoids since new pigments were synthesized in the transgenic plants. Thereby, I did chemical reactions and determined mass spectra of the new carotenoids.