TRADAPTACION: Regulación traduccional y abordaje de su potencial biotecnológico para mejorar la adaptación de las plantas a estreses bióticos y abióticos

Código proyecto: S2013/ABI-2734

Descripción del programa

Un aspecto esencial que permite a las plantas coordinar la respuesta adaptativa a los diferentes estreses, ya sean producidos por las condiciones meteorológicas adversas (estrés abiótico) o por la infección por patógenos (estrés biótico), es la profunda reprogramación de la expresión génica que afecta a los múltiples niveles de su regulación. En comparación con la regulación transcripcional, el control a nivel de traducción de mensajeros preexistentes permite cambios más rápidos y eficientes de la expresión génica, un aspecto clave para asegurar la supervivencia de las plantas a situaciones cambiantes ambientales. En este sentido, aunque existen evidencias de que en plantas se inhibe la síntesis global de proteínas en respuesta a estrés abiótico, permitiendo sólo la traducción específica de mensajeros que codifican proteínas involucradas en la respuesta al estrés, se desconocen los mecanismos moleculares que median dicho control traduccional.

En el presente proyecto estamos analizando la regulación de la traducción en condiciones de estrés biótico y abiótico en plantas examinando la participación de la fosforilación del factor eIF2alpha y de la posible regulación de los factores eIF4Es (los dos mecanismos esenciales que regulan la traducción selectiva en otros sistemas). Este análisis se está realizando en paralelo en Arabidopsis, que lo utilizamos como sistema modelo de experimentación, y en arroz, especie de gran interés agronómico. Esto nos permite no sólo profundizar nuestro conocimiento de un proceso esencial de la respuesta adaptativa de las plantas sino también evaluar la posible conservación de esta regulación interespecie en el reino vegetal.

Además de los citados mecanismos de regulación de la traducción, en este proyecto se están identificando los mensajeros que se traducen de forma selectiva en respuesta a diferentes estreses. Este estudio nos permitirá por una parte identificar nuevas proteínas con funciones relevantes en el proceso de adaptación, que están siendo caracterizadas en las dos especies seleccionadas. Los resultados de estos estudios nos proporcionarán nuevas herramientas biotecnológicas tales como el uso de las proteínas identificadas como marcadores de la tolerancia a estrés o la manipulación de su expresión para reducir el impacto negativo de las situaciones de estrés en la producción agrícola.

Publicaciones


-Inferring Roles in Defense from Metabolic Partitioning of Rice Diterpenoids.  Plant Cell. DOI:10.1105/tpc.18.00205

Autores: X. Lu, J. Zhang, B. Brown, R. Li, J. Rodríguez-Romero, A. Berasategui, B. Liu, M. Xu, D. Luo, Z. Pan, S.R. Baerson, J. Gershenzon, Z. Li, A. Sesma, B. Yang and R.J. Peters. 2018 

-"HOP family plays a major role in long term acquired thermotolerance in Arabidopsis". Plant, Cell & Environment. DOI: 10.1111/pce.13326. 

Autores: Fernández‐Bautista, N; Fernández‐Calvino, L; Muñoz, A; Toribio, R; Mock, HP; Castellano, MM.  2018

- "Virulence-and signalling-associated genes display a preference for long 3’UTRs during rice infection and metabolic stress in the rice blast fungus". New Phytologist (accepted).

Autores: J. Rodriguez-Romero, M. Marconi, V. Ortega-Campayo, M. Demuez, M. Wilkinson & A. Sesma. 2018

- "Arabidopsis nonresponding to oxylipins locus NOXY7 encodes a yeast GCN1 homolog that mediates noncanonical translation regulation and stress adaptation" Plant, Cell & Environment. doi: 10.1111/pce.13182

Autores: Izquierdo Y.;  Kulasekaran S.; Benito P. López B.; Marcos R,; Cascón T.; Hamberg M. ; Castresana C. 2018 

-“Regulation of Translation by TOR, eIF4E and eIF2α in Plants: Current Knowledge, Challenges and Future Perspectives” Frontiers in Plant Science. 26;8:644. doi: 10.3389/fpls.2017.00644.

Autores: Sesma A.; Castresana C.; Castellano M. Mar-2017 

-"Molecular characterization of a novel ssRNA ourmia-like virus from the rice blast fungus Magnaporthe oryzae". Archives of Virology 162, 891-895. doi: 10.1007/s00705-016-3144-9.

Autores: A. Illana, M. Marconi, J. Rodríguez-Romero, P. Xu, T. Dalmay, M. Wilkinson, M.A. Ayllón and A. Sesma. 2017. 

-“HOP3 a new regulator of the ER stress response in Arabidopsis with possible implications in plant development and response to biotic and abiotic stresses” Plant Signaling Behaviour. 2017 doi: 10.1080/15592324.2017.1317421.

Autores: Fernández-Bautista, N.; Fernández-Calvino, L.; Muñoz, A.; Castellano, M. Mar 2017

-"RNA metabolism" 120–127. doi: 10.1016/j.semcdb.2016.03.019.

Autores: A. Sesma. 2016. 

-"Evolutionary aspects of translation regulation during abiotic stress and development in plants". Springer International Publishing, Cham. p. 477-490. In G. Hernández and R. Jagus (eds.). Evolution of the Protein Synthesis Machinery and Its Regulation. doi: 10.1007/978-3-319-39468-8_18.

Autores: Toribio, R; Muñoz, A; Castro-Sanz, AB; Ferrando, A; Berrocal-Lobo, M and Castellano, M.M. 2016

-"Dissecting the proteome dynamics of the early heat stress response leading to plant survival or death in Arabidopsis". Plant, Cell & Environment. DOI: 10.1111/pce.12664.

Autores: Echevarría-Zomeño, S.; Fernández-Calvino, L.; Castro-Sanz, AB.; López, J.A.; Vázquez, J.; Castellano, M. Mar  - 2015. 

Eventos

- Participación en Seminario en el IBMCP (CSIC - Universidad Politécnica de Valencia) de Mar Castellano:  "Translation and response to stress in plants" el 9 de marzo del 2018.

- Participación en Seminario Dpto. Dinámica y Función del Genoma del CBM Severo Ochoa (CSIC) de Mar Castellano: "Translation and response to stress in plants" el 1 de marzo del 2018.

- Participación en Jornadas Científicas del CNB de Carmen Castresana: “Oxylipins:  new players in old processes" el 18 de diciembre del 2017.

- Participación en la Semana de la Ciencia 2017 en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas con el taller:
"Hongos: chic@s buen@s y chic@s mal@s" (Laboratorio de Ane Sesma).

-IX JORNADA CIENTÍFICA CENTRO DE BIOTECNOLOGÍA Y GENÓMICA DE PLANTAS (CBGP UPM-INIA) 29 de Septiembre de 2017 con la ponencia de Mar Castellano: "CERES, HOP and other proteins under study".

- Participación en el Cuarto Día Internacional de la Fascinación por las Plantas (17 de mayo del 2017) en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas con el taller "Las plantas también pasan calor" (Laboratorio de Mar Castellano).

- Participación en la Semana de la Ciencia 2016 en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas con los Talleres:
"Las plantas también pasan calor" (Laboratorio de Mar Castellano).

"Hongos: chic@s buen@s y chic@s mal@s" (Laboratorio de Ane Sesma).

SemanaCiencia2016-CBGP

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