Xavier Jordana De Buen
em@il: xjordana at bio.puc.cl
Se acepta actualmente la hipótesis del origen endosimbionte de las mitocondrias. Después del evento de endosimbiosis que dio origen a este organelo, la mayoría de los genes necesarios para su biogénesis y función han sido transferidos al núcleo, dónde han adquirido las señales necesarias para su expresión en este nuevo compartimento y para la destinación de las proteínas a la mitocondria. Nuestro grupo ha caracterizado este proceso de transferencia, aún en curso en plantas, y actualmente estudia los mecanismos de expresión de los genes mitocondriales y de los genes nucleares que codifican para proteínas mitocondriales. El objetivo es comprender como se coordinan la expresión génica nuclear y la mitocondrial en la biogénesis del organelo, durante el desarrollo y en distintas situaciones fisiológicas.
Una de las líneas de investigación aborda el proceso de edición de los RNAs mitocondriales (RNA editing), que es un fenómeno de modificación post-transcripcional de la información genética. En la planta modelo Arabidopsis thaliana hay 30-40 sitios de editing en cloroplastos y más de 400 sitios en mitocondrias. El editing mitocondrial es necesario para la síntesis de componentes funcionales de la cadena respiratoria y de los ribosomas mitocondriales. La especificidad está controlada por factores nucleares (proteínas PPR) codificados por una familia muy numerosa de genes que estamos contribuyendo a caracterizar a través de la aislación de plantas mutantes y el análisis en ellas de defectos en el editing.
Para analizar la función fisiológica de la mitocondria en el desarrollo, hemos utilizado como modelos mutantes en el complejo II de la cadena respiratoria (succinato deshidrogenasa) debido a la importancia de este complejol que participa tanto en la cadena respiratoria como en el ciclo de ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs). Utilizando herramientas de la llamada Genómica Funcional en la planta modelo Arabidopsis thaliana, hemos demostrado su participación durante el desarrollo y germinación de las semillas, su rol esencial en el desarrollo reproductivo (polen y óvulos) y sorprendentemente en la función estomática, asimilación del CO2 y asimilación del nitrógeno. Actualmente nos encontramos caracterizando los mecanismos moleculares implicados en estos efectos.
Finalmente, en una línea iniciada recientemente, se están caracterizando las sirtuínas de plantas. Se desconoce la función de estas proteínas en plantas, pero las homólogas en animales están implicadas en la biogénesis mitocondrial (sirtuínas nucleares), en la regulación del metabolismo mitocondrial (sirtuínas mitocondriales), en el envejicimiento (median los efectos de la restricción calórica). La actividad desacetilasa (o en algunos casos de ADP ribosilación) de estas proteínas es regulada por la razón NAD/NADH, por lo que han sido postuladas como sensores del estatus energético de la célula. Hemos encontrado que en Arabidopsis hay dos genes de sirtuína, que uno de ellos codifica para una proteína nuclear y el otro para múltiples isoformas mitocondriales, derivadas de eventos de splicing alternativo. Se están caracterizando mutantes en cada una de ellas y se investigarán los sustratos mediante enfoques de proteómica