RCY1: proteína nuclear relacionada con el estrés salino.

Abstract

La mayor parte de la pérdida de producción vegetal en el planeta es debida principalmente a la salinidad y a la sequía, junto con la aparición de temperaturas extremas (Epstein et al., 1980; Yancey et al., 1982). Este factor, entre otros, provoca que el estudio de los procesos de tolerancia a estos estreses sea de vital importancia, no sólo desde el punto de vista biológico, donde existen plantas capaces de tolerar concentraciones extremas de sales y periodos enormes de tiempo sin agua, sino que desde el punto de vista humano, el estudio de estos procesos beneficia sin duda el aspecto económico de la agricultura. Este beneficio humano obtenido, podría, siendo muy optimistas, resolver los problemas de hambruna de vastos territorios desertificados o salinizados, aunque siendo más realistas, podría permitir en un futuro no muy lejano utilizar agua de mar poco tratada para el riego de cultivos. Siguiendo este planteamiento y utilizando datos previos del “screening” funcional de genes de Arabidopsis thaliana en levadura (Forment et al., 2002), se inició esta Tesis doctoral tomando al gen RCY1 como protagonista. Este gen implicado presuntamente en procesamiento de mRNA fue sometido a estudio, siguiendo el dogma de su relación con la tolerancia a estrés salino en levadura. Así, se realizaron una serie de estudios en Arabidopsis thaliana, encaminados a comprobar si en esta planta, de donde procede el gen, también interviene en procesos de tolerancia a sal, así como encaminados a discernir parte del mecanismo de acción del gen con o sin sal. En primer lugar se comprobó que la expresión de dicho gen en esta planta se dispara en situaciones de estrés salino (NaCl y LiCl), hídrico (ausencia de riego) y osmótico (sorbitol). Es decir, a partir de una expresión basal muy baja y sometiendo a la planta a dichos estreses, los niveles de mRNA de RCY1 aumentan significativamente. También se ha comprobado que de forma silvestre y en ausencia de sal, este gen no tiene una expresión importante en ningún órgano de la planta, a excepción de anteras, polen y estigma donde la presencia de mRNA de RCY1 es abundante. Teniendo en cuenta que en estos órganos se produce un proceso natural de desecación, no es arriesgado pensar que RCY1 podría estar implicado en la viabilidad de las células sometidas a este estrés osmótico. Posteriormente se obtuvo plantas transgénicas sobreexpresando el gen. El resultado fue la tolerancia que mostraban dichas plantas transgénicas tanto a estrés salino, como hídrico. Este hecho se pudo comprobar gracias a las diferencias de pesos seco y fresco que presentaban las plantas transgénicas, con respecto a plantas silvestres, al ser sometidas a

tratamientos con NaCl, LiCl y ausencia de riego. En las plantas transgénicas siempre había unos mayores pesos seco y fresco acumulado después de los tratamientos. Los datos obtenidos en plantas carentes de RCY1 (mutantes “Knock out” cedidos por el Salk Institute) no mostraban que estas plantas fueran más sensibles a sal, pero sí nos mostraron que la ausencia de este gen en homozigosis impide que el polen se desarrolle de forma normal, apareciendo plantas sin polen. Este dato nos vuelve a llevar a la idea de la implicación de RCY1 en el proceso de gametogénesis, por su presencia en polen, antera y estigma. Se comprobó también que la proteína codificada por este gen y fusionada a la gfp (green fluorescent protein) se localizaba en el nucleolo y algunos cuerpos nucleares (datos obtenidos en la estancia realizada en el John Innes Institute, en el laboratorio del Dr. Peter Shaw). Sorprendentemente resultó que al tratar las células transformadas con dicha fusión proteica con NaCl, RCY1 se deslocalizaba hasta ocupar la totalidad del nucleoplasma celular. Este proceso se comprobó con otras proteínas nucleares, pero en ningún caso a los niveles de RCY1, que con 10mM de NaCl ya comenzaba su movimiento. De estos datos obtenidos podemos inferir que RCY1 es una proteína altamente sensible a sal y si tenemos también en cuenta los datos de su estructura, posiblemente esté relacionada con el procesamiento de mRNA, ya que siempre esta localizada en el nucleoplasma, pudiendo ser el nucleolo su lugar de almacenamiento. Por último se ha comprobado que la presencia de RCY1 confiere cierta protección a ensayos de transcripción “in Vitro” en los que se ha añadido una alta concentración de NaCl. Es decir, los extractos celulares de plantas transgénicas sobreexpresando RCY1 resultan ser más tolerantes a la presencia de sal durante un ensayo de transcripción “in Vitro”. Esto nos ha mostrado el camino de cuál puede ser uno de los mecanismos de acción de RCY1 durante el estrés salino e hídrico