martes, 20 de julio de 2021

El reloj circadiano, algo más que Jet-Lag #Tomates con genes #noticias


Post escrito por Juan Manuel Acién, alumno del Máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.

 

 

Primero, ¿qué es el reloj circadiano? Pues es el responsable de generar oscilaciones de los procesos biológicos en intervalos cíclicos, alrededor de 24 horas, de manera endógena. Funcionando como cronómetros o relojes como indica su nombre.

Este sistema surge y evoluciona como consecuencia de la rotación planetaria. Permitiendo a los organismos anticiparse a cambios ambientales y, por tanto, están influidos por la luz o la temperatura.

En plantas como en otros organismos, o incluso nosotros mismos, el papel del reloj es crucial para los distintos procesos fisiológicos, como el crecimiento, las transiciones del desarrollo o respuestas al estrés. Lo que permite una antelación que es crucial en la naturaleza.

Aunque los fenómenos de periodicidad de los organismos vivos son algo conocido desde la época antigua han pasado hasta el siglo XVIII como una mera consecuencia de las condiciones ambientales, cuando Jean de Mairan sugirió endogeneidad de algunos procesos biológicos al observar los ciclos de movimiento de las plantas.

Sin embargo, no ha sido posible conocer los mecanismos implicados hasta la década de los 60 llegando a un punto álgido, en 2017, con la entrega del novel de medicina a los investigadores Jeffrey C. Hali, Michael Rosbash y Michael W.Young por su investigación sobre los ritmos.

Dependiendo del organismo el reloj tiene una organización, pero principalmente se compone de genes específicos que funcionan en bucles que se van retroalimentado.

Conforme ha pasado el tiempo se ha ido conociendo más de las distintas redes del reloj en plantas, y cómo logran integrar la información y externalizar las respuestas.

Una de las redes más enigmáticas es la compuesta por la proteína GIGANTEA, el gen GI, cuya mutación produce una morfología en Arabidopsis thaliana correspondiente al nombre que le pusieron. Estas plantas parecen pequeñas lechugas y tienen una floración tardía comparada con una variedad wild-type, "natural" o "silvestre".

Imagen 2

Este gen está bastante conservado en muchas especies de plantas, aunque no en todas tiene las mismas funciones. Está involucrado en la regulación del metabolismo y la respuesta al estrés. Concretamente en la interacción entre GIGANTEA y proteínas de la ruta de respuesta al estrés biótico es donde se centra mi Trabajo de Fin de Máster.

En particular la interacción con la familia de proteínas JAZ, las cuales actúan en la ruta de señalización de los jasmonatos. Estos son una familia de compuestos que actúan como hormonas vegetales, siendo el más importante el ácido jasmónico. Regulando muchos aspectos de la planta, desde el desarrollo hasta la defensa.

Para investigar estos fenómenos estamos realizando varios ensayos. Por una parte, ensayos de expresión diferencial, con la famosa RT-qPCR. Estamos analizando la expresión de tres genes candidatos, BCAT4, CYP79B3 y LOX2, que se encuentran al final de la ruta de defensa del ácido jasmónico. Y hemos utilizado dos genes housekeeping, estos genes tienen una expresión constitutiva, permitiéndonos tener un control interno para el análisis.

El estudio de estos genes se realiza sobre varias líneas (una mutante de GI, mutantes de JAZ, otras con un doble mutantes (un JAZ y GI) y un control). Con estos mutantes podremos ver el papel que tiene la interacción GIGANTEA con los JAZ a nivel de expresión genética de esta ruta.

Imagen 3

Otro de los experimentos que estamos haciendo, son ensayos in vitro pull-downs e in vivo co-inmunoprecipitaciones, estos ensayos nos permiten ver si dos proteínas interaccionan. A los genes de interés se les añade una etiqueta, lo que permite que cuando se sinteticen estas proteínas lleven un fragmento extra que nos permite purificarlas junto otras proteínas con las que este formando complejos.

Bueno no os aburro más con los ensayos que estamos haciendo. El mensaje que quería transmitir es que estamos intenta conocer cómo GIGANTEA esta regulando la ruta de defensa ya que es la opuesta a la de crecimiento.

Por tanto, así podremos conocer mejor el balance de recursos que establece la planta entre el crecimiento y la defensa, fundamental para la supervivencia de las plantas.

Combinando el conocimiento en las distintas rutas del reloj podremos encontrar esas preciadas dianas que generen cultivos mucho más resistentes sin perder productividad ni sabor. Gracias a la ciencia este objetivo cada día está más cerca y lo que un día es ciencia básica, al otro es la tecnología que revoluciona la agricultura.

 

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