Grupos de investigación

Grupo: Mecanismos moleculares de la acción de las poliaminas

El interés general de nuestro grupo de investigación se centra en el estudio de los mecanismos moleculares que permiten a las plantas modular sus procesos de crecimiento y adaptación al entorno. Nuestros abordajes experimentales tienen carácter multidisciplinar ya que empleamos técnicas de genética, bioquímica, fisiología y biología molecular y celular con la planta modelo Arabidopsis thaliana.

Entre los reguladores de crecimiento vegetal, además de las hormonas, cabe destacar la presencia de metabolitos derivados del catabolismo de aminoácidos como son las poliaminas. Estas pequeñas moléculas alifáticas de naturaleza policatiónica a pH fisiológico, desarrollan múltiples funciones esenciales cuyas bases moleculares se desconocen y son objeto de nuestras investigaciones.

 

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN: En la actualidad nuestros esfuerzos se centran en la caracterización de los mecanismos de acción de las poliaminas a nivel molecular. Las líneas de trabajo son:

- Poliaminas y traducción. Con esta línea de actuación pretendemos comprender una modificación post-traduccional exclusiva y dependiente de la poliamina espermidina, que resulta esencial para la actividad del factor de traducción eIF5A (hipusinación). Este factor proteico, que se activa por el proceso de hipusinación y está altamente conservado en el mundo eucariota, ha sido implicado en procesos de división, muerte celular y autofagia, y se ha relacionado con la regulación post-transcripcional (unión, transporte y traducción) de ARNm, pero en la actualidad se desconocen las dianas biológicas y sus funciones en plantas.

Otra poliamina objeto de nuestro interés es la termoespermina, específica del mundo vegetal y algunos procariotas, pero ausente en animales y hongos. Esta poliamina interviene en la regulación traduccional de ARNm de factores atípicos bHLH que incluyen marcos de lectura abiertos en sus regiones 5’-líder (uORFs) y que están implicados en la formación del xilema en plantas, aunque el mecanismo molecular subyacente se desconoce hasta la fecha.

 

- Poliaminas y tolerancia del polen a altas temperaturas. Con este proyecto pretendemos elucidar las funciones de las poliaminas en el proceso de germinación y crecimiento del tubo polínico a altas temperaturas. La aplicación de la tecnología de Riboseq nos permitirá determinar la naturaleza del ‘traductoma’ (secuencias de ARNm que están siendo traducidas por ribosomas) durante el crecimiento in vitro del tubo polínico a altas temperaturas. También estudiamos las interacciones del metabolismo de poliaminas con el pH en dicho proceso.

- Poliaminas y autofagia. Esta es una línea de trabajo recientemente iniciada que centrará buena parte de nuestros futuros esfuerzos. La implicación de las poliaminas, y en concreto de la espermidina y el factor traduccional eIF5A, en longevidad mediante la activación del proceso de autofagia ha sido bien documentada en animales, sin embargo desconocemos si estos procesos están conservados en plantas. Nuestro interés es caracterizar las funciones de las poliaminas en el proceso de autofagia en respuesta a deficiencia nutricional de nitrógeno, con el objetivo de identificar nuevas dianas biotecnológicas para mejorar el uso eficiente de nitrógeno y reducir en el uso de fertilizantes en cultivos vegetales.

 

PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS. El desarrollo de las líneas de trabajo mencionadas ha requerido la puesta a punto de tecnologías avanzadas para el estudio de interacciones proteicas (BiFC) y análisis traduccional de alta resolución (Riboseq):

- Caracterización de interacciones proteicas mediante tecnología BiFC. Hemos diseñado, desarrollado e implementado una nueva serie de vectores binarios para la generación de fusiones traduccionales con variantes de la proteína fluorescente YFP (http://www.ibmcp.upv.es/FerrandoLabVectors) que permite visualizar in vivo en células vegetales interacciones entre proteínas por la técnica de complementación bi-molecular de fluorescencia (BiFC).

- Estudio del traductoma mediante perfil de huella ribosomal (Ribo-Seq). En nuestro laboratorio hemos establecido la tecnología de Ribo-Seq que permite el estudio de la traducción de ARNm a nivel global con resolución a nivel de sub-codón, por secuenciación masiva de fragmentos de ARNm protegidos por ribosomas.

Investigadores

Personal Contratado y Becarios

Técnicos

  • Echevarría-Zomeño S, Yángüez E, Fernández-Bautista N, Castro-Sanz AB, Ferrando A, Castellano MM (2013)
    Regulation of translation initiation under biotic and abiotic stresses
    Int. J. Mol. Sci. 14(3): 4670-4683
  • Belda-Palazón B, Ruiz L, Martí E, Culiañez F, Tárraga S, Farràs R, Carrasco P, Tiburcio AF, Ferrando A (2012)
    Aminopropyltransferases Involved in Polyamine Biosynthesis Localize Preferentially in the Nucleus of Plant Cells
    PLoS ONE 7(10): e46907
Control de la diferenciación del xilema por los factores de transcripción AJAX BIO2011-23828), 01-01-2012/30-06-2015.
Entidad financiadora: 
Ministerio de Economía y Competitividad
IP: 
Juan Carbonell
Hipusinación del factor eIF5A y muerte celular en plantas (CSIC PIE 200920I078), 01-01-2010/31-12-2010.
Entidad financiadora: 
CSIC
IP: 
Alejandro Ferrando
Hipusinación del factor eIF5A y muerte celular inducida por estrés en plantas (BIO2009-11818), 01-01-2010/31-12-2012.
Entidad financiadora: 
Ministerio de Ciencia e Innovación
IP: 
Alejandro Ferrando