Projecte H2020 GeminiDECODER: Aïllament i caracterització de parells mòbils sRNA/diana en plantes utilitzant una proteïna viral com a sonda
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2020 -2023
- Pressupost assignat 237.065,28 €
- Àmbit Europeo
- Comunitat Autònoma Andalucía
- Font principal de finançament Horitzó 2020
- Web del projecte https://doi.org/10.3030/896910
Els petits ARN reguladors (ARNs) són ubics a les plantes. Exerceixen un paper fonamental en la "propagació" mitjançant una planta d'ARN d'interferència (ARNi), un sistema regulador genètic que actua per silenciar l'activitat de gens específics. Atesa la diversitat d'ARNs i les seues dianes, i combinada amb la seua mobilitat, ha estat un repte identificar i caracteritzar completament els parells d'ARNs mòbils i les seues dianes. El projecte GeminiDECODER, finançat amb fons europeus, utilitza una nova sonda per fer-ho amb una resolució sense precedents: una proteïna d'un virus vegetal que recentment s'ha demostrat que afecta la propagació de l'ARNi de cèl·lula a cèl·lula. Promet ajudar els científics a aïllar els ARNs mòbils i els seus objectius en diferents condicions a diferents plantes, amb potencial aplicació en la regulació de la productivitat dels cultius. Aquest projecte ha permès l'aïllament i la caracterització de sRNAs mòbils i les seves dianes potencials, de forma massiva i amb una resolució sense precedents, mitjançant un enfocament completament nou que va superar limitacions tradicionals com la manca d'especificitat, la letalitat quan s'utilitzen plantes mutants o la contaminació de la mostra.
En aquest treball s'ha presentat una anàlisi comparativa de les eficiències d'algunes d'aquestes VSR quan s'utilitzen com a sondes virals i les evidències que assenyalen C4 de TYLCV com la sonda viral més eficient. Mitjançant l'ús de C4, s'han demostrat proteïnes implicades en la regulació del moviment de cèl·lula a cèl·lula dels ARNs, i se n'ha caracteritzat la implicació en processos biològics clau, com el patró del xilema de l'arrel. S'han generat llistes de parells candidats d'ARNs/diana mòbils, cosa que obre vies per a la selecció de parells putatius per a una caracterització biològica més gran. A més, els experiments amb els mutants C4 generats en aquest projecte han demostrat que els símptomes induïts durant la infecció podrien representar una estratègia que els virus despleguen per atraure l'insecte vector, augmentant així la dispersió viral entre les plantes: aquest factor s'ha de tenir en compte per al maneig de plagues. -Impacte i implicacions socials més àmplies. Degut a que l'ARNi es troba a les bases de la majoria dels mecanismes reguladors de les plantes, com els involucrats en el creixement de les plantes i les respostes de defensa, la investigació sobre aquest tema pot obrir noves vies per al disseny de cultius més productius i resistents, simplement aprofitant els mecanismes reguladors endògens de la planta, sense introduir elements estranys ni utilitzar-ne. Aquest tema és primordial per a una població mundial en creixement constant, quan la producció de cultius s'ha d'optimitzar i dur a terme de manera ecològica i sostenible.
Les VSR són proteïnes virals que van evolucionar de forma natural per superar l'ARNi a diferents nivells, inclòs el moviment de l'ARNs. dir, les plantes que expressen C4, es van generar per transgènesi Com que C4 interfereix amb el moviment dels ARNs, la seva presència a les plantes que expressen C4 interferirà amb el moviment dels ARNs mòbils endògens.
Això significa que els ARNs mòbils ja no assoliran les seves localitzacions habituals dins d'aquestes plantes (no es poden moure correctament), i els ARN que marquen per a la seva degradació ja no es degradaran. putatius. Seguint aquest enfocament experimental, es van analitzar els nivells d'acumulació de diferents espècies d'ARN mitjançant seqüenciació massiva d'ARN tant en plantes que expressen C4 com en plantes de tipus silvestre: aquestes seqüenciacions d'ARN proporcionen informació tant de l'acumulació com de la identitat (seqüència) de l'ARN específic. patògens com els virus, on els ARNs complementaris es dirigeixen a la degradació/repressió dels ARN derivats del virus.
Per tal d'aïllar aquestes espècies mòbils d'ARNs, s'han dut a terme anàlisis combinant diferents enfocaments, com a combinacions d'empelt i complementació amb tomàquets transgènics, que impliquen l'ús de virus TYLCV mutants -Visió general dels resultats, explotació i difusió: Mitjançant l'ús de C4 com a sonda, es van exposar per primera BARELY ANY MERSITEM 1/2 (BAM1/2) Les BAM1/2 són proteïnes localitzades a la membrana plasmàtica, que es poden trobar associades a estructures conegudes com a plasmodesmes (canals delimitats per la membrana plasmàtica que comuniquen una cèl·lula entre si, creant un continu plasmàtic). mòbils, i C4 interfereix amb el seu moviment en interactuar directament amb BAM1/2. La manipulació daquests BAM1/2 sorgeix llavors com una poderosa tècnica per manipular el moviment daquestes espècies mòbils.
El C4 també ha millorat molt com a sonda viral. generació d'aquestes formes mutants C4, no només es van posar a disposició noves eines biotecnològiques, sinó que també es van descobrir aspectes clau de la interacció molecular entre TYLCV-tomàquet, és a dir:
- La inducció de símptomes es basa en C4.
- S'ha demostrat que els símptomes virals serveixen com a atraients per a l'insecte vector de TYLCV, la mosca blanca Bemisia tabaci, probablement contribuint a la dispersió del virus.
Tots dos aspectes contribuiran a dissenyar eficientment estratègies destinades al control de plagues. 2022), que es poden trobar al repositori públic de la UE Zenodo.
La regulació de l'expressió gènica és clau en els organismes vius, permetent respostes tant a estímuls interns com a externs, modulant les respostes de creixement, desenvolupament o defensa davant de patògens atacants. En controlar l'expressió gènica, l'organisme viu altera l'acumulació de proteïnes específiques a la cèl·lula, promovent-ne algunes funcions i inhibint-ne d'altres, de manera que l'equilibri (homeòstasi) es manté allunyat de possibles pertorbacions.
Atès que l'expressió d'una proteïna d'un gen depèn d'una molècula d'ARN que actua com a intermediari, dirigir-se a aquest ARN intermedi per a la seva degradació constitueix una manera important d'aconseguir l'expressió gènica de manera molt sofisticada i específica: aquest mecanisme és l'anomenat silenciament de l'ARN (ARNi). A l'ARNi, un petit ARN (ARNs) actua com l'element central d'aquest mecanisme, adreçant-se a la degradació d'una altra molècula complementària de l'ARN (l'ARN intermediari). A les plantes, aquests ARNs s'han caracteritzat com a molècules mòbils capaces de propagar l'ARNi cèl·lula a cèl·lula, més enllà dels llocs d'iniciació, actuant així com un procés cel·lular no autònom.
Tot i la seva importància cabdal per a la biologia de les plantes, el nombre de parells mòbils d'ARNs/ARN diana completament caracteritzats és escàs, a causa de la seva naturalesa elusiva i de la baixa sensibilitat dels enfocaments tradicionals seguits fins ara. L'objectiu general d'aquest projecte de recerca ha estat l'aïllament i la caracterització biològica dels ARNs mòbils i els seus potencials ARNs diana, seguint un enfocament completament nou basat en l'ús de supressors virals de silenciament d'ARN (VSRs) com a sondes.
Conclusions de l'acció: Una proteïna viral, la proteïna C4 del virus de l'arrissat groc de la fulla del tomàquet (TYLCV), s'ha caracteritzat com la sonda més adequada per a l'aïllament de sRNA mòbils, de forma massiva i amb millor resolució. D'aquesta manera, es disposa de noves espècies mòbils d'ARNs per a la caracterització biològica i s'han exposat elements genètics responsables de regular-ne el moviment. Aquestes troballes obren la possibilitat d'augmentar la resiliència i la producció dels cultius només a través de l'explotació dels mecanismes reguladors endògens de la planta.
A les plantes, la interferència d'ARNi (ARNi) participa en processos que abasten des del desenvolupament fins a les respostes a l'estrès. ARNp mòbils d'interferència (ARNip), derivats de virus que es propaguen per la planta i són responsables de l'activació del silenciament viral en teixits no infectats; vasculatura en condicions d'estrès, activant respostes protectores.
Per tant, els ARNp mòbils són de vital importància per a la biologia vegetal, i s'han seguit diversos enfocaments per analitzar-los; no obstant això, el nombre de parells ARNp mòbils/diana completament caracteritzats és escàs Recentment, s'ha demostrat que la proteïna C4 del virus de l'arrissat groc del tomàquet (TYLCV) acumulació ni l'activitat dels ARN petits. En aquest projecte, C4 s'utilitzarà com una eina nova i potent per aïllar ARN petits mòbils i les seves dianes, en diferents condicions (infecció basal vs. viral) i en diferents plantes (Arabidopsis i tomàquet), a gran escala i amb una resolució sense precedents. la seva ubicació, així com majors nivells de les dianes no processades.
Gràcies a aquesta sonda viral, s'obtindrà una imatge completa de les diferents poblacions d'ARN petits mòbils i les seves dianes, i s'avaluarà la rellevància biològica dels candidats més destacats.
ARN petits(S'obre en una finestra nova) (sRNAs) són molècules que es troben dins de les plantes i que estan involucrades en pràcticament tots els processos reguladors. Controlen les respostes als estímuls interns i externs, per exemple, i modulen el creixement. També exerceixen un paper fonamental en la propagació a través d'una planta d'interferència d'ARN (S'obre en una finestra nova) (ARNi), un sistema regulador genètic que actua per silenciar l'activitat de gens específics. "Els ARNs són molècules mòbils", explica el coordinador del projecte GeminiDECODER, Eduardo Bejarano, de l'Institut d'Horticultura Mediterrània i Subtropical 'La Majora' (S'obre en una finestra nova) a Espanya. "La seva mobilitat i diversitat ha fet que sigui difícil identificar-los i caracteritzar-los completament, així com els seus possibles objectius d'ARN".
Aquests desafiaments han limitat la nostra comprensió de diversos processos importants de la planta; Per exemple, com les respostes locals de les plantes es transformen en sistèmiques. Aquest procés és clau per activar les defenses de les plantes contra la privació de nutrients o aigua o les malalties. Sondes de proteïnes derivades de virus vegetals El projecte GeminiDECODER, que va comptar amb el suport de l'Accions Marie Sklodowska-Curie, programa i coordinat per l'Universitat de Màlaga.
A Espanya, es va buscar desenvolupar noves maneres d'aïllar i caracteritzar aquests ARNs mòbils i els seus potencials ARNs diana. "Per fer això, seguim un enfocament completament nou: fer servir proteïnes derivades de virus de plantes com a sondes per detectar ARNs amb una resolució sense precedents", explica Bejarano. Aquesta tècnica, creu Bejarano, podria ajudar els científics a aïllar millor els ARNs mòbils i les dianes en diferents plantes, i podria tenir aplicacions potencials en la regulació de la productivitat dels cultius. Paper de les proteïnes en els processos de desenvolupament Per assolir aquests objectius, el projecte va transferir plantes genèticament perquè acumulessin una proteïna viral anomenada C4. Es va seleccionar la proteïna del virus de l'enrotllament de la fulla groga del tomàquet (TYLCV, Geminivirus), a causa de la seva capacitat per interferir amb el moviment dels ARNs. "La presència de C4 a les plantes interfereix amb el moviment dels ARNs mòbils", afegeix Bejarano. "Això significa que els ARNs mòbils ja no poden assolir les seves ubicacions habituals, i els ARN marcats per a la degradació ja no seran silenciats".
A través de l'anàlisi dels nivells d'acumulació d'ARN anormals, Bejarano va poder identificar possibles dianes d'ARN per als ARNs mòbils. També va poder recopilar informació sobre la identitat de l'ARN mòbil específic en qüestió. Un cop identificats aquests gens diana, Bejarano va poder analitzar-ne la funció biològica. "Com a prova de concepte, apliquem C4 per analitzar el patró del teixit radicular determinat pels ARNs mòbils", diu Bejarano. "Això ens va permetre exposar el paper que juguen certes proteïnes vegetals en la promoció del moviment de l'ARNs i en el control dels processos de desenvolupament a les plantes". Optimització de la producció de cultius sostenibles GeminiDECODER ha realitzat diversos descobriments importants mitjançant l'ús de C4 com a possible sonda mòbil d'ARNs. S'han aïllat nous parells putatius d'ARNs mòbils/diana en espera de confirmació i caracterització biològica. "L'ARNi és fonamental per a la majoria dels mecanismes reguladors de les plantes", assenyala Bejarano. "Per tant, aquest projecte podria ajudar a obrir noves vies de recerca". A nivell pràctic, la identificació de plantes a la natura que expressen nivells més alts o més baixos d'un ARN específic podria ajudar a explicar per què podrien exhibir una major resistència contra patògens, sequera o inanició de nutrients. "Aquest tema és primordial per a una població mundial en constant creixement, quan la producció de cultius s'ha d'optimitzar i dur a terme de manera ecològica i sostenible", diu Bejarano.
- UNIVERSIDAD DE MALAGA
- SHANGHAI INSTITUTES FOR BIOLOGICAL SCIENCES, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES
- Fitxa del projecte CORDIS (pdf)
- Web investigador
- Les quinases similars a receptors BAM1 i BAM2 són necessàries per al patró del …
- Sobre la inhibició del moviment de silenciament de l'ARN per la proteïna P19 de…
- Virus de plantes com a sondes per dissenyar tolerància a l'estrès abiòtic en cu…
- Web d'UNIVERSITAT DE MALAGA
Projectes relacionats
