La glicólisis fue la primera gran ruta metabólica dilucidada, a nivel bioquímico, alrededor de los años 40 del siglo XX. Sin embargo, la existencia en plantas tanto de dos rutas glicolíticas, que actúan en paralelo en el citosol y los plastos, como de varias isoformas para cada enzima, y la presencia de células autótrofas y heterótrofas, donde la glicólisis puede realizar funciones completamente distintas, ha complicado su comprensión. En los últimos años se ha realizado un gran esfuerzo para caracterizar, funcionalmente, las enzimas de las dos rutas glicolíticas de las plantas, mediante aproximaciones genéticas y moleculares. En esta tesis doctoral se ha caracterizado, funcionalmente, la familia de fosfoglicerato quinasas (PGK) de Arabidopsis thaliana, utilizando líneas con ganancia y pérdida de función. La gliceraldehido 3-fosfato deshidrogenasa y la PGK son las dos únicas enzimas glicolíticas que también participan en el ciclo de Calvin-Benson, donde catalizan las reacciones reversas a las de la glicólisis, por lo que deben estar estrictamente reguladas. En las bases de datos de Arabidopsis encontramos tres genes que codifican para posibles isoformas de la PGK, At3g12780 (PGK1), At1g56190 (PGK2) y At1g79550 (PGK3). El estudio de la expresión génica de estas tres isoformas reveló que PGK1 se expresa fundamentalmente en tejido fotosintético mientras que PGK2 lo hace en tejido fotosintético y no fotosintético, aunque mayoritariamente en el primero. PGK3 se expresa, sin embargo, en todos los tejidos con aproximadamente igual intensidad. PGK1 y PGK2 son enzimas plastidiales, mientras que PGK3 se localiza en el citosol y núcleo. Todo lo anteriormente expuesto, junto con el análisis metabolómico y de actividad fotosintética de las distintas líneas indica que PGK1 es la isoforma fotosintética, mientras que PGK2 y PGK3 son las isoformas glicolíticas de los plastos y citosol, respectivamente. El estudio de los mutantes de las PGKs ha puesto de manifiesto que el metabolismo plastidial y citosólico están íntimamente conectados, entre sí y con otras rutas del metabolismo primario, y que existen mecanismos de regulación que tienden a mantener el equilibrio entre biosíntesis y degradación. Por último, la sobreexpresión de las isoformas plastidiales de las PGKs produce alteraciones del metabolismo del carbono y del nitrógeno que conducen a la inducción de una senescencia foliar precoz.
