Investigador logró identificar más de 400 genes de plantas cuya respuesta al nitrógeno está regulada a nivel de localización subcelular

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Investigación describió un nuevo nivel de regulación de la expresión de genes que afina la respuesta de plantas al nitrato, un nutriente esencial para el crecimiento, desarrollo y productividad agrícola

Lorenzo Palma, Ciencia en Chile.- El nitrato es la principal fuente de nitrógeno en los suelos agrícolas, y, Alejandro Fonseca, lo estudió en su proyecto de título para alcanzar el grado de Doctor en Ciencias Biológicas con mención en Genética y Microbiología.

Su investigación se basó en la planta Arabidopsis thaliana y su relación entre la regulación de la expresión de genes y nitrato. El nitrato es una importante molécula señalizadora que regula la expresión génica en organismos vegetales. ¿Cómo responden los genes de Arabidopsis thaliana al nitrato? ¿Existe alguna diferencia en la respuesta cuando se analiza el núcleo y el citoplasma por separado? Fueron algunas de las preguntas que se planteó Alejandro Fonseca, quien desarrolló su tesis doctoral en el Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio), durante cinco años, junto al Dr. Rodrigo Gutiérrez, avanzando en el conocimiento de la respuesta de Arabidopsis thaliana al nitrógeno.

Microscopía que muestra la localización de un transcrito en células de raíz de Arabidopsis thaliana. Los puntos blancos corresponden a los transcritos y los círculos azules a los núcleos de cada célula.

El doctor en Ciencias Biológicas, estudió el paso intermedio entre el núcleo y el citoplasma de los transcritos, que son moléculas muy pequeñas que llevan el mensaje desde el núcleo al citoplasma para modular la respuesta de las células. El doctor describió cómo es que la planta controla el paso de los transcritos hacia el citoplasma, para poder ser más eficiente en la respuesta a los estímulos, tal como ocurre con el nitrato al ser expuesto a las raíces de Arabidopsis thaliana.

Utilizando fraccionamiento celular, secuenciación de ARN y microscopía, se identificaron más de 400genes con transcritos diferencialmente localizados en respuesta al nitrato. “El primer gran hallazgo indica que existen transcritos que se distribuyen de manera controlada entre el núcleo y el citoplasma en respuesta a nitrato. Esto demuestra que, para expresar genes de manera eficiente, la célula regula la localización de los transcritos en Arabidopsis thaliana. Un nivel de regulación que no había sido descrito para este estímulocontó el Dr. Fonseca.

La planta Arabidopsis thaliana modula en distintas zonas de la célula la respuesta al nitrato dependiendo de las necesidades. Es un proceso rápido y dinámico, por ejemplo, en menos de dos horas existen cambios que involucran genes que son cruciales para la respuesta.  Nuestra apuesta es que, regulando la localización de los transcritos, la planta puede extender el tiempo en que estas moléculas están disponibles, para así expresar los genes durante el tiempo que sea necesario para la célula”, expresó.

Para mí, el principal avance fue encontrar que un gran número de los genes que responden frente al nitrato son regulados a este nivel”, comentó el investigador.

Es importante mencionar que el trabajo de titulación de Alejandro Fonseca, se realizó con aportes del Centro de Regulación del Genoma (CRG), del Fondo de Desarrollo de Áreas Prioritarias (FONDAP), el Instituto Milenio de Biología integrativa (iBio) (ANID – Programa Iniciativa Científica Milenio – ICN17_022), el Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (FONDECYT) (1180759) y la Beca de Doctorado Nacional ANID (21161516).

Finalmente, Alejandro Fonseca, extiende sus agradecimientos por el apoyo entregado durante cinco años de trabajo en iBio, especialmente a todo el equipo del laboratorio de Rodrigo Gutiérrez. “Fueron un tremendo pilar, hice muy buenos amigos en estos años. La habilitad para discutir y avanzar en las investigaciones, siento que hacen un lindo equipo en términos científicos y personales”, expresó.

Cabe destacar que, durante junio, el investigador iniciará su posdoctorado en la Swedish University of Agricultural Sciences, donde continuará estudios de regulación de la expresión génica en Arabidopsis thaliana