Función de la Tiorredoxina (TRXo1) mitocondrial y nuclear : avances en su implicación en señalización y estrés salino

Abstract

Las tiorredoxinas (TRXs) son componentes clave para el control redox del metabolismo de las plantas, siendo pequeñas proteínas ubicuas que albergan un dominio activo ditiol involucrado en el intercambio tiol/disulfuro con el que regulan estructura y actividad de proteínas diana. Las TRXs extraplastidiales incluyen el tipo TRXo1 localizado en las mitocondrias y en núcleo, con un papel mucho menos conocido que el de sus homólogas cloroplastídicas. En esta Tesis Doctoral, con el fin de obtener más información sobre la función fisiológica y metabólica de la tiorredoxina de doble localización TRXo1, analizamos algunos procesos en los que están involucradas proteínas diana tanto mitocondriales como nucleares, así como los cambios metabólicos en los genotipos de Arabidopsis salvaje (WT), knockout (KO) y sobre-expresante (OEX) de Attrxo1 bajo condiciones de estrés salino (100 mM NaCl). Analizando mitocondrias aisladas comprobamos que los mutantes KO mostraron alteraciones en las actividades de los componentes del ciclo ascorbato-glutatión y en la partición electrónica respiratoria in vivo hacia las vías citocrómica (COX) y alternativa (AOX, diana de TRXo1), así como en el patrón de isoenzimas AOX, lo que indica una reorganización de los diferentes sistemas antioxidantes y respiratorios en salinidad. Además, la disminución de los niveles de glucosa y fructosa en estos mutantes coincidió con un aumento de la respiración a través de COX en condiciones control. Tras la identificación de la proteína PYR1 (Pyrabactin Resistance 1) receptora de ácido abscísico (ABA) como posible diana de TRXo1 en el núcleo, en esta Tesis hemos corroborado la interacción de ambas proteínas mediante ensayos in vitro (dot-blot trampa y co-inmunoprecipitación), así como in vivo (complementación bimolecular fluorescente).Además, el análisis in vitro de actividad PYR ha evidenciado la regulación redox por TRXo1 de este receptor. Paralelamente, se ha realizado un estudio para evaluar la sensibilidad de los mutantes KO y OEX a diferentes concentraciones de ABA exógeno, analizando el movimiento estomático yla capacidad de germinación. Las diferencias encontradas entre el genotipo WT y los mutantes han mostrado la posible participación de la TRXo1 en la regulación deambos procesos, que podría responder entre otros aspectos, a su interacción con PYR1. A fin de analizar el efecto que pueda tener la falta y sobre-expresión de TRXo1 sobre procesos derivados del funcionamiento estomático como es el de la fotosíntesis, se ha estudiado en los mutantes su respuesta fotosintética, metabólica y estomática. Se han observado diferencias entre los genotipos tanto en condiciones control como salinas, en términos de desarrollo y movimiento estomático donde la TRXo1 parece estar implicada, tales como una menor densidad de estomas maduros en plantas KO en control y en plantas KO y OEX en salinidad.En cuanto a la apertura estomática, los contenidos elevados de NO y ABA de los mutantes en condiciones salinas, no se reflejaron en un mayor cierre estomático, lo que podría responder a procesos de regulación por modificaciones post-traduccionales sobre elementos de la ruta de señalización de ABA en la que podría estar implicada la TRXo1, como es la percepción de la hormona. Por otro lado, no descartamos la influencia en la dinámica estomática de los cambios metabólicos producidos en ambos mutantes por la alteración en los contenidos en TRXo1.Estos cambios sin embargo no afectan la respuesta fotosintética, que es similar en los tres genotipos. Los objetivos alcanzados en esta Tesis Doctoral suponen un avance en el estudio de la función fisiológica y metabólica de la TRXo1, profundizando en el conocimiento de sus funciones mitocondriales y nucleares, demostrando su implicación en procesos como el desarrollo estomático y la respuesta a ABA, ambos clave en la adaptación al estrés salino.