Proxecto H2020 EPILIPIN: Descifrando o papel das oxilipinas nos mecanismos epixenéticos que controlan a inmunización das plantas
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2020
- Orzamento asignado 158.121,6 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto EPILIPIN
A produción/sinalización de oxilipina é necesaria para a memoria de estrés transxeracional:
En primeiro lugar, establecemos un ensaio de cebado intraxeracional (Resistencia Adquirida Sistémica, SAR) e transxeracional (Resistencia Adquirida Transxeracional, TAR) contra o patóxeno biotrófico Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa) no laboratorio hóspede. Descubrimos que os mutantes alterados na produción/sinalización de oxilipina non mostraban TAR, o que revelaba un importante papel das vías da oxilipina na memoria do estrés transxeracional.
Interacción entre as oxilipinas e as vías epixenéticas:
Para determinar a interacción da oxilipina e as vías epixenéticas, analizamos a capacidade dos mutantes de (des)metilación do ADN para percibir compostos de oxilipina. Dado que os mutantes de (des)metilación do ADN non se viron afectados na percepción da oxilipina, os nosos resultados parecen situar a sinalización da oxilipina augas arriba da pegada epixenética na cebada que media en cascada. Ademais, os mutantes defectuosos na produción/percepción de oxilipina víronse alterados na súa resposta aos compostos que alteran o epixenoma, o que apunta a unha alteración da paisaxe epixenética ou da plasticidade epixenética nos mencionados mutantes.
Caracterización de xenes relacionados coas oxilipinas na mobilización da maquinaria epixenética:
Deseñamos marcadores Chop-PCR para realizar un perfil aproximado de metilación do ADN para mutantes relacionados coa oxilipina en condicións basais e en resposta á infección. Os nosos resultados apoiaron a esixencia de produción e sinalización de oxilipina para os cambios na metilación do ADN activados en resposta ao ataque de patóxenos. Para validar estes resultados, aproveitamos o xene Ep5C, usado anteriormente na construción do reporteiro Ep5C::GUS para identificar mutantes defectuosos na metilación do ADN asociados ao cebado inmune. Observamos a indución constitutiva do constructo tras a introgresión nos mencionados mutantes relacionados coa oxilipina, imitando os mutantes deficientes na metilación do ADN e reforzando a idea de que as vías da oxilipina median os cambios de metilación do ADN asociados á defensa e cebado das plantas.
Posicionamento do estrés mitocondrial na cascada de sinalización:
Durante o desenvolvemento do proxecto, diversos resultados producidos polo grupo no contexto doutros avances no campo sinalaron un importante papel das mitocondrias na vía de sinalización da oxilipina. Dado que a) a sinalización de oxilipina implica cambios mitocondriais, b) os mutantes defectuosos de oxilipina están alterados nas proteínas mitocondriais e c) a produción de doadores de grupos metilo para marcas epixenéticas ten lugar parcialmente nas mitocondrias; Desenvolvemos un modelo de traballo no que a sinalización desencadeada polo recoñecemento de patóxenos e mediada por oxilipinas induciría cambios mitocondriais que afectan á deposición de marcas epixenéticas subxacentes á memoria do estrés (priming). En consecuencia, o estrés mitocondrial induciu un fenotipo de resistencia moi forte contra o patóxeno biotrófico Hpa. A mencionada indución do estrés mitocondrial foi suficiente para desencadear tanto a SAR como a TAR, apoiando o noso modelo.
En resumo, os nosos resultados demostran que as oxilipinas específicas e proteínas relacionadas son necesarias para o cebado inmunolóxico das plantas, o obxectivo máis prometedor para o desenvolvemento de estratexias de protección de cultivos alternativas, e esperamos máis sostibles, unha das prioridades da Unión Europea. Máis aló das nosas ambicións iniciais, os datos obtidos no contexto dos avances recentes neste campo permitíronnos situar as mitocondrias no centro das fervenzas de sinalización intracelular que median a memoria epixenética do estrés.
Para maximizar o impacto na comunidade científica, os resultados deste proxecto difundíronse en seis encontros nacionais e internacionais e en tres seminarios invitados. Os resultados serán publicados en revistas de alto impacto, consolidando o alto nivel do grupo e do centro de investigación, e a miña posición na materia. Tamén participei en seminarios para o grupo de acollida e o centro de investigación, e seguín coa miña contribución activa ás sociedades e comunidades científicas. Consciente da importancia da comunicación, participei en diversas actividades de ensino e divulgación, promovendo o interese público pola ciencia e os investimentos da UE en investigación, ao mesmo tempo que me comprometín e entendín mellor as súas preocupacións e prioridades. Proximamente avaliaremos a tradución dalgúns dos resultados no desenvolvemento de estratexias de seguridade alimentaria sostible, aproveitando a infraestrutura do centro (Departamentos de Transferencia de Tecnoloxía CNB/CSIC).
Reducir as perdas de cultivos causadas por pragas e enfermidades é necesario para producir máis alimentos en menos terra, garantir a seguridade alimentaria e evitar a sobreexplotación dos recursos naturais. Por este motivo, entidades internacionais como [nome do produto/servizo/produto/servizo.
Para cubrir este baleiro no noso coñecemento, levamos a cabo un proxecto ambicioso utilizando as ferramentas xenéticas e moleculares únicas dispoñibles na planta modelo Arabidopsis thaliana para analizar primeiro o papel dos compostos naturais de oxilipina nos procesos de cebado e despois estudar a relación entre ambas as vías moleculares para delinear os mecanismos de defensa das plantas e a memoria do estrés.
Reducir as perdas de cultivos causadas por pragas e enfermidades é absolutamente necesario para alimentar á crecente poboación mundial, pero o uso de pesticidas aumenta os danos ambientais e contribúe ao cambio climático. Como resultado, entidades internacionais como a Unión Europea están a impulsar a busca de estratexias alternativas. Os expertos sinalan a "inmunización das plantas" ou o cebado como o enfoque máis seguro e eficaz para estimular o sistema inmunitario endóxeno das plantas. Desafortunadamente, é necesario un coñecemento máis profundo dos mecanismos implicados para a súa aplicación na protección de cultivos. Neste contexto, os mecanismos epixenéticos e as vías da oxilipina están implicados nos procesos de cebado, pero aínda non se abordaron a súa contribución específica e a relación entre estas dúas vías.
Para cubrir este baleiro no noso coñecemento, propoñemos un proxecto ambicioso pero factible baseado en resultados preliminares sólidos e ilusionantes. Utilizaremos as ferramentas xenéticas e moleculares únicas dispoñibles na planta modelo Arabidopsis thaliana para analizar primeiro o papel dos compostos naturais de oxilipina en diferentes procesos de cebado e despois estudar a relación entre ambas as vías moleculares para delimitar os mecanismos de cebado e defensa da planta.
A interacción sinérxica entre o grupo anfitrión, líder mundial en investigación sobre oxilipina, e o grupo solicitante, experto en epixenética, garante a maximización da transferencia bidireccional de coñecemento, formación e traballo en rede. Ademais, esta acción ten un impacto potencialmente significativo e supón un punto clave na carreira profesional do solicitante, complementando os seus coñecementos actuais e ampliando as súas competencias.
Tomando estas consideracións en conxunto, o proxecto EPILIPIN ofrece unha oportunidade única para o desenvolvemento de investigacións que se aliñan perfectamente coas preocupacións e prioridades da UE de mellorar os rendementos dos cultivos ao tempo que minimiza o impacto da agricultura no medio ambiente explorando o uso de compostos naturais (oxilipinas) para desencadear a inmunización a longo prazo (cebado).
A nosa contribución supón un avance para descubrir a base epixenética da inmunidade das plantas, un campo oportuno e relevante. Os resultados obtidos permitíronnos propoñer un modelo de traballo que reforza o papel das oxilipinas nos procesos de cebado, pero que tamén sitúa as mitocondrias como interface, integrando sinais externos e coordinando as respostas das plantas aos cambios ambientais modificando o epixenoma da planta.
Ademais, dado que as oxilipinas son compostos naturais, o proxecto ten un gran potencial para producir resultados moi relevantes para o desenvolvemento de estratexias de protección de cultivos sostibles. Ademais, as oxilipinas xogan un papel clave noutros organismos. Por exemplo, son compoñentes importantes do lipidome humano. Nos humanos, demostrouse que as oxilipinas están relacionadas co envellecemento, así como con enfermidades importantes como as enfermidades cardiovasculares, a enfermidade de Alzheimer e o cancro; todos eles asociados a alteracións mitocondriais e cambios epixenéticos.
Polo tanto, os resultados obtidos neste MSCA poderían influír significativamente en diferentes disciplinas, algunhas delas con impacto directo en boa parte da sociedade. Finalmente, a bolsa apoioume durante os meus primeiros pasos como investigador independente, preparándome para asumir postos de investigación independentes e maduros no futuro.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Proxectos relacionados
