En 2007 se publicaba un estudio en el Journal of Biological Chemistry (JBC 282, 32844-32855) en el que se describía que la sobreexpresión de la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) en el músculo de ratones hacía que el contenido de grasa intramuscular (GIM) aumentara un 400% y el de grasa visceral y subcutánea disminuyera a menos de la mitad. Este es el fenotipo deseable para la producción porcina por dos razones: porque la grasa intramuscular mejora la jugosidad y el sabor de la carne además de ser clave para conseguir productos curados de calidad, y porque la deposición de grasa de cobertura y de grasa visceral son muy costosas en términos de consumo de pienso (y por lo tanto de índice de transformación).
El hecho de que la PEPCK sea un enzima regulador clave de la síntesis de precursores de la grasa invitaba a pensar que este enzima podía ser relevante también en la regulación del contenido de grasa en otras especies. Por este conjunto de razones, decidimos estudiar el gen en el ganado porcino. Al comparar la secuencia del mismo en una serie de animales de las razas Pietràin e Ibérica detectamos que en los primeros aparecía un polimorfismo (la sustitución de una base del DNA por otra, en concreto un cambio de una adenina por una citosina) que daba lugar a un cambio de una metionina por una leucina en la posición 139 en el enzima codificado por el gen.
Hicimos un estudio de asociación en una población de 202 animales del cruce Duroc x Landrace/Large White en el que ese polimorfismo segregaba y descubrimos que uno de los alelos estaba asociado a un aumento del contenido de GIM de casi un 20% y a una disminución del espesor de tocino dorsal (TD) del 10%. Además, este mismo alelo estaba asociado a carnes mucho menos exudativas. Parecía que habíamos encontrado un efecto similar, aunque no de la misma magnitud, al descrito en el ratón. Este fenómeno no es sencillo de encontrar porque lo más habitual es que aquellos factores (genéticos y también medioambientales) que aumentan el contenido de GIM aumentan también el TD; de hecho ambos caracteres muestran una alta (0,60) correlación genética. Y además, de premio, habíamos encontrado también un efecto favorable sobre la calidad de la carne.
Como un estudio de asociación no demuestra relaciones causales decidimos investigar si la mutación tenía efectos sobre la funcionalidad y la estructura del enzima. Después de clonar el gen, sobreexpresarlo en bacterias y purificar la proteína encontramos que este era de hecho el caso. Experimentos cinéticos mostraron que el enzima asociado al fenotipo favorable (alta GIM, bajo TD, buena calidad de la carne) era un catalizador más eficaz en la ruta metabólica que conduce a la síntesis de precursores de la grasa. Encontramos además que tenía propiedades estructurales diferentes y que, cuando se sobreexpresaba en cultivos celulares, aumentaba la síntesis de grasa significativamente más que si sobreexpresabamos el enzima asociado al fenotipo desfavorables (baja GIM, alto TD, peor calidad de la carne).
Finalmente, y también en experimentos realizados en cultivos celulares, pudimos demostrar que la estabilidad del enzima favorable era mayor porque era capaz de escapar de un mecanismo de degradación in vivo de proteínas relacionado con su susceptibilidad a la acetilación. En resumen, conseguimos evidencias que permitían establecer el doble mecanismo por el que el polimorfismo ejerce probablemente sus efectos beneficiosos sobre el fenotipo porcino.
El análisis de las frecuencias del alelo favorable en diversas razas y cruces porcinos mostraba que este era mayoritario en animales de la raza Ibérica (un 85%), que en distintas líneas de la raza Duroc oscilaba entre el 60 y el 80%, en el cruce Duroc x Landrace/Large White utilizado para el estudio de asociación era de casi un 70% y que en la raza Pietràin era tan sólo del 30%. Es decir, que en todas estos animales hay margen de mejora si se utilizara el polimorfismo de la PEPCK como criterio adicional de selección.
No hay que olvidar que los caracteres complejos como los que hemos estudiado son consecuencia de los efectos de muchos genes y que la selección basada en un solo polimorfismo puede dar lugar a efectos imprevistos e incluso indeseables. Sin embargo, el hallazgo de una mutación que modula a la vez tres caracteres en el sentido deseable hace que, con cierta probabilidad, pueda ser utilizado en la selección porcina especialmente si lo que se persigue es una mejora de la calidad de la carne.
En la imagen: La estructura tridimensional de la PEPCK mostrando el aminoácido (Metionina 139) sustituido y el sitio activo del enzima (PEP)
Estudio realizado por Pascual López-Buesa (plopezbu_arroba_unizar.es), Carmen Burgos, Pedro Latorre, Jorge Hidalgo, José Alberto Carrodeguas, Luis Varona. Facultad de Veterinaria, Universidad de Zaragoza.
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