Brito Gutiérrez, Pavel

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    Análisis funcional del regulador de la diferenciación celular MpRIMA en Marchantia polymorpha
    (Universitat Politècnica de València, 2023-02-08) Brito Gutiérrez, Pavel; Lisón Párraga, María Purificación; Sanmartin Artiñano, Maite; Boscá San José, Sonia; Instituto Universitario Mixto de Biología Molecular y Celular de Plantas; Departamento de Biotecnología; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural
    [ES] Las plantas tienen la capacidad de adaptar sus programas de desarrollo para hacer frente a los cambios que se producen en su entorno, que en ocasiones son adversos, con el fin de asegurar su supervivencia. Para modificar estos programas de desarrollo, es necesaria una regulación precisa de la expresión génica que está coordinada, en gran parte, por modificaciones de la cromatina, lo que conlleva cambios en la actividad de determinados complejos reguladores de la transcripción. Así, conocer la regulación que ejercen estos complejos es fundamental para determinar el control espacio-temporal de los patrones de expresión de un conjunto de genes permiten que se active la diferenciación celular, como paso previo a la adaptación del desarrollo de la planta. El trabajo que hemos llevado a cabo en el laboratorio nos ha permitido identificar a dos proteínas, MINIYO (IYO) y RIMA, que son los componentes básicos de un interruptor molecular que inicia la diferenciación celular en Arabidopsis. Nuestro modelo postula que IYO y RIMA forman un circuito binario que se activa cuando IYO se traslada desde el citosol al núcleo para activar la fase de elongación transcripcional de un conjunto de genes que desencadenan la diferenciación celular. Sin embargo, los elementos reguladores que controlan el funcionamiento de este interruptor siguen sin resolverse. Por tanto, establecer los factores reguladores que delimitan la expresión de los componentes de este interruptor y su conservación evolutiva es una de las claves para desentrañar el mecanismo que permite la entrada en diferenciación, así como para abordar su posterior activación "a la carta". Para ello, en el laboratorio estamos trabajando en especies tan distantes como son Arabidopsis thaliana y Marchantia polymorpha, una hepática situada en la base de la escala evolutiva de las plantas terrestres actuales que, en los últimos años, se ha convertido en un organismo modelo para realizar estudios evolutivos a nivel molecular. El proyecto de este Trabajo de Fin de Master tiene como objetivo establecer cuáles son los elementos reguladores que controlan la actividad de MpRIMA. Para ello, se va a definir el patrón de expresión de MpRIMA durante el desarrollo de Marchantia e identificar posibles señales que influyen en su patrón de expresión espacio-temporal. Además, se va a estudiar el papel de factores de transcripción que participan en esas redes de señalización para determinar su papel en la activación de este componente del interruptor de la diferenciación celular. En paralelo, se llevará a cabo la caracterización molecular y fenotípica de plantas transgénicas que tienen alterada la actividad de MpRIMA. El objetivo final es identificar los factores claves, comunes en distintos organismos y responsables de la activación de la diferenciación celular, lo que ayudará a comprender los mecanismos moleculares que regulan este importante proceso y desarrollar futuras aplicaciones biotecnológicas.
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    Publication
    GLR-dependent calcium and electrical signals are not coupled to systemic, oxylipin-based wound-induced gene expression in Marchantia polymorpha
    (Blackwell Publishing, 2024-11) Sanmartin Artiñano, Maite; Rojo, Enrique; Kurenda, Andrzej; Larruy-García, Beatriz; Zamarreño, Angel M.; Delgadillo, M. Otilia; Brito Gutiérrez, Pavel; García-Mina, José M.; Farmer, Edward E.; Sánchez-Serrano, Jose J.; Agencia Estatal de Investigación; Swiss National Science Foundation
    [EN] center dot In angiosperms, wound-derived signals travel through the vasculature to systemically activate defence responses throughout the plant. In Arabidopsis thaliana, activity of vasculature-specific Clade 3 glutamate receptor-like (GLR) channels is required for the transmission of electrical signals and cytosolic Ca2+ ([Ca2+](cyt)) waves from wounded leaves to distal tissues, triggering activation of oxylipin-dependent defences. center dot Whether nonvascular plants mount systemic responses upon wounding remains unknown. To explore the evolution of systemic defence responses, we investigated electrical and calcium signalling in the nonvascular plant Marchantia polymorpha.
    center dot We found that electrical signals and [Ca2+](cyt) waves are generated in response to mechanical wounding and propagated to nondamaged distal tissues in M. polymorpha. Functional analysis of MpGLR, the only GLR encoded in the genome of M. polymorpha, indicates that its activity is necessary for the systemic transmission of wound-induced electrical signals and [Ca2+](cyt) waves, similar to vascular plants. However, spread of these signals is neither coupled to systemic accumulation of oxylipins nor to a transcriptional defence response in the distal tissues of wounded M. polymorpha plants.
    center dot Our results suggest that lack of vasculature prevents translocation of additional signalling factors that, together with electrical signals and [Ca2+](cyt) waves, contribute to systemic activation of defences in tracheophytes.