[FPU2019] Biotecnologia de Virus de Plantas

Las proteínas ARGONAUTA (AGO) de plantas constituyen los complejos efectores que regulan las rutas de silenciamiento génico mediadas por pequeños RNAs (sRNAs) responsables de procesos biológicos tan importantes como el desarrollo, la remodelación de la cromatina, la respuesta a estreses y la defensa antiviral. Las proteínas AGO interaccionan con otras proteínas, y cargan sRNAs que les sirven de guía para reconocer y silenciar aquellos RNAs diana que presentan un alto grado de complementariedad de bases con respecto al sRNA guía. Las proteínas AGO pueden ser programadas mediante sRNAs artificiales diseñados computacionalmente, con objeto de silenciar genes concretos en estudios de función génica o en programas de mejora de cultivos.

AGOaFULL busca desarrollar nuevo conocimiento y herramientas biotecnológicas para la mejora de cultivos a la vez que pretende abordar dos cuestiones importantes del campo de investigación de las proteínas AGO de plantas. En primer lugar, se desconoce el conjunto de interactores proteicos y de RNA de las AGO de plantas. Emplearemos un abordaje multidisciplinar para tratar de identificar, a nivel genómico, los interactomas proteico y de RNA de la proteína AGO1 de Arabidopsis, para luego evaluar hasta qué punto dichos interactomas son dinámicos durante la respuesta a un estrés bien caracterizado como es el estrés salino. En cuanto a la identificación de RNAs diana, emplearemos nuestra reciente metodología de immunoprecipitación de RNA seguida de secuenciación masiva (RIP-seq) basada en mutantes catalíticos de AGO1 para aislar y secuenciar los RNAs diana de AGO1. En cuanto a la identificación de interactores proteicos, procederemos a purificar por cromatografía de afinidad complejos AGO1 previamente etiquetados con el eficiente sistema Twin-Step tag o TST, para luego analizar las muestras en plataformas de espectrometría de masas de alto rendimiento. En segundo lugar, es importante destacar que las herramientas basadas en sRNAs artificiales han sido optimizadas para su bajo coste, alto rendimiento y elevada eficacia de silenciamiento, pero no permiten la regulación fina de la actividad del sRNA artificial en caso de necesitar inducir un determinado grado de silenciamiento. Utilizaremos nuestras recientes herramientas basadas en sRNAs artificiales para explorar si AGO1 puede ser programada mediante sRNAs artificiales para la regulación fina de la expresión génica en Arabidopsis, y también para generar altos niveles de resistencia antiviral en cultivos de interés agronómico como tomate.

Si el presente proyecto se desarrolla de forma exitosa, entenderemos mucho mejor cómo la información relativa al silenciamiento es procesada y expresada a nivel de complejo efector AGO, y en particular en respuesta a estrés salino. Además, habremos desarrollado una metodología que permitirá examinar en el futuro los cambios en los complejos AGO en respuesta a otros estreses bióticos y abióticos. Asimismo, habremos generado nuevas herramientas basadas en sRNAs artificiales para la regulación fina de la expresión génica en plantas, y para inducir elevados niveles de resistencia antiviral en plantas. En definitiva, esperamos que tanto el conocimiento como las herramientas que desarrollaremos durante este proyecto ayuden a plantear aproximaciones biotecnológicas más eficaces en la protección de cultivos frente a distintos estreses, y de esta forma se pueda garantizar la disponibilidad de alimento en los años venideros.