Dra. María Loreto Holuigue
em@il: lholuigue at bio.puc.cl
Las plantas tienen una capacidad sorprendente para detectar condiciones de estrés del ambiente, como la infección por patógenos (estrés biótico), la polución, y cambios drásticos en la disponibilidad de luz, temperatura, agua, minerales o nutrientes (estrés abiótico) y desarrollar una respuesta de defensa. Estas respuestas de defensa permiten a la planta no solo sobrevivir al estrés, sino también adquirir un estado prolongado de resistencia o tolerancia a esta condición. A nivel molecular, las respuestas de defensa se caracterizan por la activación concertada y secuencial de genes que codifican para proteínas que cumplen un papel en la reacción de defensa. El ácido salicílico (SA), hormona fenólica producida en plantas sometidas a estrés, ha sido reconocido como una de las señales claves que gatilla la activación de genes de defensa.
El objetivo de nuestro trabajo es contribuir a entender los mecanismos de defensa a estrés en plantas, particularmente dilucidar el mecanismo de acción del SA usando la planta modelo Arabidopsis thaliana. Con este fin identificamos y caracterizamos funcionalmente genes de defensa inducidos por SA (SAIGs) y estudiamos el mecanismo por el cuál el SA activa su expresión.
En relación a la identificación y caracterización funcional de SAIGs, hemos enfocado nuestra atención en el grupo de SAIGs que median la respuesta temprana a SA. Interesantemente, dentro del grupo de SAIGs tempranos identificamos genes que codifican para enzimas con función destoxificante y antioxidante (glutaredoxinas, glutatión S-transferasas y UDP-glicosil transferasas) y genes con posibles funciones en reconocimiento y señalización en defensa a patógenos (Uquillas et al., 2004; Blanco et al., 2005; Holuigue et al., 2007; Blanco et al. 2009). La activación de estos genes podría dar cuenta del papel clave del SA como modulador del estrés oxidativo y en la contención de la proliferación de patógenos. Es así como mediante técnicas de genómica funcional hemos demostrado el papel esencial de la glutaredoxina GRXS13 en limitar la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) a nivel basal y bajo condiciones de estrés fotooxidativo (Laporte et al., 2012). Asimismo, identificamos una lectina de leguminosa (SAILLP) que participa en contener la proliferación bacteriana potenciando la muerte celular en tejidos infectados con Pseudomonas syringae pv. tomato Avr-Rpm1 (Armijo et al., enviado).
En relación al mecanismo por el cuál el SA activa la expresión de genes de defensa, estudios previos de nuestro laboratorio indican que la activación transcripcional de genes por SA está mediada por elementos promotores de respuesta a SA (box TGA), los que reconocen factores de transcripción bZIP de la familia TGA (Qin et al., 1994; Stange et al., 1997; Holuigue et al., 2007; Blanco et al., 2009). También reportamos la participación de ROS y una proteína quinasa tipo CK2 en este proceso (Stange et al. 1997, Hidalgo et al., 2001; Garretón et al., 2002). Actualmente nos enfocamos en entender de qué forma los cambios redox gatillados por SA y ROS controlan el patrón de activación transcripcional temprana y transitoria de los SAIGs con función antioxidante.
El conocimiento básico obtenido en relación a los mecanismos naturales que las plantas poseen para sobrellevar condiciones de estrés del ambiente, es crucial para el diseño de estrategias que permitan aumentar la tolerancia a estrés en cultivos de interés agronómico, lo que constituye una de las aplicaciones biotecnológicas de nuestro trabajo.