Projecte H2020 EPILIPIN: Desxifrant el paper de les oxilipines en els mecanismes epigenètics que controlen la immunització de les plantes
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2018 -2020
- Pressupost assignat 158.121,6 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte EPILIPIN
La producció/senyalització d'oxilipines és necessària per a la memòria transgeneracional de l'estrès:
primer, vam establir una anàlisi d'encebament dins de la generació (Resistència Adquirida Sistèmica, SAR) i transgeneracional (Resistència Adquirida Transgeneracional, TAR) contra el patogen biotròfic Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa), al laboratori hoste. Descobrim que els mutants alterats en la producció/senyalització d'oxilipines no van poder mostrar TAR, cosa que revela un paper important de les vies d'oxilipines a la memòria transgeneracional de l'estrès.
Interacció entre oxilipines i vies epigenètiques:
per determinar la interacció de les vies d'oxilipines i epigenètiques, analitzem la capacitat dels mutants de (des)metilació de l'ADN per percebre compostos d'oxilipines. Com que els mutants de (des)metilació de l'ADN no es van veure afectats en la percepció d'oxilipines, els nostres resultats semblen posicionar la senyalització d'oxilipines aigües amunt de l'empremta epigenètica a l'esquerdada. A més, mutants defectuosos en la producció/percepció d'oxilipines van ser alterats en la resposta a compostos que alteren l'epigenoma, apuntant a una alteració del paisatge epigenètic o plasticitat epigenètica en els mutants esmentats.
Caracterització de gens relacionats amb oxilipines en la mobilització de la maquinària epigenètica:
Dissenyem marcadors Chop-PCR per fer un perfil aproximat de metilació d'ADN per a mutants relacionats amb oxilipines en condicions basals i en resposta a infecció. Els nostres resultats van donar suport al requeriment de producció/senyalització d'oxilipines per als canvis de metilació d'ADN activats en resposta a l'atac de patògens. Per validar aquests resultats, aprofitem el gen Ep5C, prèviament usat al constructe reporter Ep5C::GUS per identificar mutants defectuosos a la metilació d'ADN associats amb engreixament immunitari. Observem una inducció constitutiva del constructe en introgressar en els mutants relacionats amb l'oxilipina esmentats, imitant mutants amb deficiències en la metilació de l'ADN i reforçant la idea que les vies de l'oxilipina fan canvis en la metilació de l'ADN associats amb la defensa i l'encebament de les plantes.
Posicionant l'estrès mitocondrial a la cascada de senyalització:
Durant el desenvolupament del projecte, diferents resultats produïts en el grup en el context d'altres avenços al camp, van apuntar a un paper important dels mitocondris a la via de senyalització d'oxilipines. Atès que a) la senyalització d'oxilipines implica canvis mitocondrials, b) els mutants defectuosos en oxilipines s'alteren en les proteïnes mitocondrials ic) la producció de donants de grups metil per a marques epigenètiques té lloc parcialment als mitocondris; desenvolupem un model de treball en què la senyalització desencadenada pel reconeixement del patogen i mediada per oxilipines, induiria canvis mitocondrials que afecten la deposició de les marques epigenètiques subjacents a la memòria de l'estrès (ordi). En conseqüència, l'estrès mitocondrial va induir un fenotip de resistència molt fort contra el patogen biotròfic Hpa. La inducció esmentada d'estrès mitocondrial va ser suficient per desencadenar tant SAR com TAR, cosa que dóna suport al nostre model.
En resum, els nostres resultats demostren que oxilipines específiques i proteïnes relacionades són necessàries per a la preparació immunitària de les plantes, lobjectiu més prometedor per al desenvolupament destratègies alternatives, i esperem que més sostenibles, de protecció de cultius, una de les prioritats de la Unió Europea. Més enllà de les nostres ambicions inicials, les dades obtingudes en el context dels últims avenços en aquest camp ens van permetre situar els mitocondris en una posició central a les cascades de senyalització intracel·lular que hi ha la memòria epigenètica de l'estrès.
Per maximitzar l'impacte a la comunitat científica, els resultats d'aquest projecte han estat difosos en sis reunions nacionals i internacionals i tres seminaris per invitació. Els resultats es publicaran en revistes d'alt impacte, cosa que consolida l'alt nivell del grup i del centre de recerca, i la meva posició al camp. També he participat als seminaris del grup i del centre de recerca amfitrions, i he continuat la meva contribució activa a societats i comunitats científiques. Conscient de la importància de la comunicació, vaig participar en diverses activitats docents i divulgatives, promovent l'interès del públic general per la ciència i les inversions de la UE en recerca, alhora que m'hi vaig involucrar i comprendre millor les preocupacions i prioritats. Properament avaluarem la traducció d'alguns resultats al desenvolupament d'estratègies de seguretat alimentària sostenible aprofitant les infraestructures del centre (Departaments de Transferència de Tecnologia del CNB/CSIC).
Reduir les pèrdues de cultius causades per plagues i malalties és necessari per produir més aliments a menys terra, garantir la seguretat alimentària i evitar la sobreexplotació dels recursos naturals. Per això, entitats internacionals com [nom del producte/servei/producte/servei.
Per omplir aquest buit en el nostre coneixement, hem dut a terme un ambiciós projecte utilitzant les eines genètiques i moleculars úniques disponibles a la planta model Arabidopsis thaliana per analitzar primer el paper dels compostos naturals d'oxilipina en els processos d'encebament i després, estudiar la relació entre ambdues vies moleculars per delinear els mecanismes.
Reduir les pèrdues de cultius causades per plagues i malalties és absolutament necessari per alimentar la població mundial creixent, però l'ús de pesticides augmenta el dany al medi ambient i contribueix al canvi climàtic. Com a resultat, entitats internacionals com la Unió Europea estan impulsant la cerca destratègies alternatives. Els experts assenyalen la “immunització de les plantes” o priming com l'enfocament més segur i eficaç per estimular el sistema immunològic endogen de les plantes. Malauradament, cal un coneixement més profund dels mecanismes involucrats per aplicar-los en la protecció de cultius. En aquest context, els mecanismes epigenètics i les vies de l'oxilipina estan involucrats en els processos de preparació, però encara no se n'ha abordat la contribució específica ni la relació entre aquestes dues vies.
Per omplir aquest buit al nostre coneixement, proposem un projecte ambiciós però factible que es basa en resultats preliminars sòlids i emocionants. Utilitzarem les eines genètiques i moleculars úniques disponibles a la planta model Arabidopsis thaliana per analitzar primer el paper dels compostos naturals d'oxilipina en diferents processos d'encebament i després estudiar la relació entre les dues vies moleculars per delinear els mecanismes de defensa i engreixament de la planta.
La interacció sinèrgica formada pel grup amfitrió, líder mundial en la investigació d'oxilipines, i el sol·licitant, expert en epigenètica, garanteix la maximització de la transferència bidireccional de coneixements, formació i networking. A més, aquesta acció té un impacte potencialment notable i representa un punt clau a la carrera del sol·licitant complementant els seus coneixements actuals i ampliant les seves habilitats.
Prenent aquestes consideracions en conjunt, el projecte EPILIPIN ofereix una oportunitat única per al desenvolupament d'una investigació que s'ajusti perfectament a les preocupacions i les prioritats de la UE de millorar el rendiment dels cultius minimitzant l'impacte de l'agricultura en el medi ambient mitjançant l'exploració de l'ús de compostos naturals (oxilipines) per desencadenar una immunització a llarg termini.
La nostra contribució representa un avenç en desentranyar les bases epigenètiques de la immunitat vegetal, un camp oportú i rellevant. Els resultats obtinguts ens van permetre proposar un model de treball que reforça el paper de les oxilipines en els processos d'encebament, però també posiciona el mitocondri com a interfície, integrant senyals externs i coordinant les respostes de les plantes als canvis ambientals mitjançant la modificació de l'epigenoma vegetal.
D'altra banda, atès que les oxilipines són compostos naturals, el projecte té un gran potencial per obtenir resultats de gran interès per desenvolupar estratègies sostenibles en la protecció de cultius. A més, les oxilipines exerceixen funcions clau en altres organismes. Per exemple, són components importants del lipidoma humà. En humans, s'ha demostrat que les oxilipines estan relacionades amb l'envelliment, així com amb malalties importants, com ara les cardiovasculars, l'Alzheimer o el càncer; totes elles associades a alteracions mitocondrials i canvis epigenètics.
Per tant, els resultats obtinguts en aquesta MSCA podrien influir significativament en diferents disciplines, algunes amb un impacte directe en una gran part de la societat. Finalment, la beca m'ha donat suport durant els meus primers passos com a investigador independent, preparant-me per emprendre posicions de recerca independents i madures en el futur.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Projectes relacionats
