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 Horizonte 2020
- 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 hospedador. Descubrimos que os mutantes alterados na produción/sinalización de oxilipina non mostraban TAR, o que revela un papel importante das vías da oxilipina na memoria de 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 posicionar a sinalización da oxilipina augas arriba da impronta epixenética na cascada que media a iniciación. Ademais, os mutantes defectuosos na produción/percepción de oxilipina mostraron alteración na súa resposta aos compostos que alteran o epixenoma, o que apunta a unha alteración da paisaxe epixenética ou plasticidade epixenética nos mutantes mencionados anteriormente.
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 corroboraron a necesidade da produción/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, empregado previamente na construción reporteira Ep5C::GUS, para identificar mutantes con metilación do ADN asociados coa activación inmunitaria. Observamos unha indución constitutiva da construción tras a introgresión nos mutantes relacionados coa oxilipina mencionados anteriormente, imitando os mutantes con deficiencia de metilación do ADN e reforzando a idea de que as vías da oxilipina median os cambios na metilación do ADN asociados coa defensa e o cebado das plantas.
Posicionamento do estrés mitocondrial na cascada de sinalización:
Durante o desenvolvemento do proxecto, varios resultados producidos polo grupo no contexto doutros avances no campo apuntaron a un papel importante das mitocondrias na vía de sinalización da oxilipina. Dado que a) a sinalización da oxilipina implica cambios mitocondriais, b) os mutantes deficientes en oxilipina están alterados nas proteínas mitocondriais e c) a produción de doantes 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 afectarían 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 indución de estrés mitocondrial mencionada anteriormente foi suficiente para desencadear tanto SAR como TAR, o que apoia o noso modelo.
En resumo, os nosos resultados demostran que as oxilipinas específicas e as proteínas relacionadas son necesarias para a activación inmunitaria das plantas, o obxectivo máis prometedor para o desenvolvemento de estratexias alternativas e, esperamos, máis sostibles de protección de cultivos, unha das prioridades da Unión Europea. Máis alá 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 reunións nacionais e internacionais e tres seminarios por invitación. Os resultados publicaranse en revistas de alto impacto, consolidando o alto nivel do grupo e do centro de investigación, e a miña posición no campo. Tamén participei en seminarios para o grupo anfitrión e o centro de investigación, e continuei a miña contribución activa a sociedades e comunidades científicas. Consciente da importancia da comunicación, participei en diversas actividades docentes e de divulgación, promovendo o interese público pola ciencia e os investimentos da UE en investigación, ao mesmo tempo que interactuaba e comprendía mellor as súas preocupacións e prioridades. En breve avaliaremos a tradución dalgúns dos resultados no desenvolvemento de estratexias sostibles de seguridade alimentaria, aproveitando a infraestrutura do centro (Departamentos de Transferencia de Tecnoloxía CNB/CSIC).
Reducir as perdas de colleitas 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 esta lagoa no noso coñecemento, emprendemos un proxecto ambicioso empregando 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 preparación e, a continuación, estudar a relación entre ambas as vías moleculares para delinear os mecanismos de defensa das plantas e a memoria ao estrés.
Reducir as perdas de colleitas causadas por pragas e enfermidades é absolutamente necesario para alimentar a crecente poboación mundial, pero o uso de pesticidas aumenta os danos ambientais e contribúe ao cambio climático. Como consecuencia diso, entidades internacionais como a Unión Europea están a promover a procura de estratexias alternativas. Os expertos sinalan a "inmunización das plantas" ou a preparación como o método 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 dos cultivos. Neste contexto, os mecanismos epixenéticos e as vías da oxilipina están implicados nos procesos de iniciación, pero a súa contribución específica e a relación entre estas dúas vías aínda non foron abordadas.
Para cubrir esta lagoa no noso coñecemento, propoñemos un proxecto ambicioso pero viable baseado en resultados preliminares sólidos e emocionantes. Empregaremos 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 activación e despois estudaremos a relación entre ambas as vías moleculares para delinear os mecanismos de activación e defensa da planta.
A interacción sinérxica entre o grupo anfitrión, líder mundial na investigación da 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 representa un punto clave na carreira do solicitante, complementando os seus coñecementos actuais e ampliando as súas habilidades.
Tendo en conta estas consideracións, o proxecto EPILIPIN ofrece unha oportunidade única para o desenvolvemento dunha investigación que se aliñe perfectamente coas preocupacións e prioridades da UE de mellorar o rendemento das colleitas e minimizar o impacto da agricultura no medio ambiente mediante a exploración do uso de compostos naturais (oxilipinas) para desencadear a inmunización a longo prazo (priming).
A nosa contribución representa un gran avance para desentrañar as bases epixenéticas 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 posiciona as mitocondrias como unha interface, integrando sinais externos e coordinando as respostas das plantas aos cambios ambientais mediante a modificación do epixenoma vexetal.
Ademais, dado que as oxilipinas son compostos naturais, o proxecto ten un gran potencial para producir resultados moi relevantes para o desenvolvemento de estratexias sostibles de protección de cultivos. Ademais, as oxilipinas desempeñan funcións clave noutros organismos. Por exemplo, son compoñentes importantes do lipidoma humano. Nos humanos, demostrouse que as oxilipinas están relacionadas co envellecemento, así como con enfermidades importantes como as cardiovasculares, a enfermidade de Alzheimer e o cancro; todos eles asociados con alteracións mitocondriais e cambios epixenéticos.
Polo tanto, os resultados obtidos neste MSCA poderían influír significativamente en diferentes disciplinas, algunhas delas cun impacto directo nunha gran parte da sociedade. Finalmente, a bolsa apoioume durante os meus primeiros pasos como investigadora independente, preparándome para asumir postos de investigación independentes e maduros no futuro.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Proxectos relacionados
