Isolation and molecular cloning of genes from Myrciaria dubia “camu-camu” with potential use for biotechnological production of vitamin C

Abstract

Myrciaria dubia “camu-camu” is a rich source of several bioactive phytochemicals and vitamin C (L-ascorbic acid, AsA). To gain insights about the genes involved in AsA biosynthesis in this plant species and consequently with potential use for its biotechnological production, here we report the isolation and molecular cloning of partial gene sequences of the D-mannose/L-galactose pathway. Degenerate primers designed by the multiple sequence alignment of related plant species were used to isolate in M. dubia the partial sequences of the six D-mannose/L-galactose pathway genes (GMP, GME, GGP, GPP, GDH, and GLDH). The deduced protein sequences of the six genes have more than 81% sequence identity to rosids and asterids species, with a closer phylogenetic relationship to Eucalyptus grandis. In conclusion, gene sequences of the D-mannose/L-galactose pathway involved in AsA biosynthesis of M. dubia were successfully isolated and cloned and the phylogenetic analysis indicated that these genes have been relatively well conserved throughout of plant evolution, reflecting the importance of the enzymes of this metabolic pathway for plant growth and survival. Additionally, the isolation and cloning of these genes allow us to implement systems for biotechnological production of AsA.

Myrciaria dubia "camu-camu" es una rica fuente de varios fitoquímicos bioactivos y vitamina C (ácido L-ascórbico, AsA). Para obtener información sobre los genes implicados en la biosíntesis de AsA en esta especie vegetal y, en consecuencia, con potencial uso para su producción biotecnológica, aquí informamos del aislamiento y clonaje molecular de secuencias parciales de genes de la ruta D-manosa/L-galactosa. Para aislar en M. dubia las secuencias parciales de los seis genes de la vía D-manosa/L-galactosa (GMP, GME, GGP, GPP, GDH y GLDH) se utilizaron cebadores degenerados diseñados a partir de la alineación de secuencias múltiples de especies vegetales relacionadas. Las secuencias proteicas deducidas de los seis genes tienen más de un 81% de identidad de secuencia con especies de rosidos y asteridos, con una relación filogenética más estrecha con Eucalyptus grandis. En conclusión, las secuencias genéticas de la ruta D-manosa/L-galactosa implicada en la biosíntesis de AsA de M. dubia se aislaron y clonaron con éxito y el análisis filogenético indicó que estos genes se han conservado relativamente bien a lo largo de la evolución de las plantas, lo que refleja la importancia de las enzimas de esta ruta metabólica para el crecimiento y la supervivencia de las plantas. Además, el aislamiento y la clonación de estos genes permiten implementar sistemas para la producción biotecnológica de AsA.