Caracterización de la interacción entre el canal de potasio de Arabidopsis KAT1 y MEE31 y sus posibles efectos regulatorios sobre KAT1

Abstract

[ES] El mantenimiento de la homeostasis iónica celular es un proceso dinámico y fundamental para todos los seres vivos. Todas las células disponen de sistemas eficientes para adquirir, almacenar y mantener las concentraciones homeostáticas de estos elementos, y así evitar la acumulación excesiva y también para garantizar una respuesta rápida a los cambios ambientales. El potasio es un catión monovalente clave en múltiples aspectos del crecimiento y de la supervivencia celular, como por ejemplo la compensación de cargas negativas de las macromoléculas, el mantenimiento del volumen celular y la turgencia, la actividad enzimática, la síntesis de proteínas, el mantenimiento del potencial de membrana y el control de pH intracelular. En las plantas, además de las funciones fisiológicas básicas a nivel celular mencionadas, este catión está implicado en un importante proceso fisiológico, el control de la apertura estomática. A través del estoma la planta controla la transpiración y el intercambio de gases, además de ser una vía de entrada para patógenos. Los canales de entrada de potasio (Kin) regulan la entrada del ion en las células oclusivas y controlan así la apertura estomática. KAT1 y su homólogo KAT2 son los principales canales de entrada y se localizan en la membrana plasmática de las células oclusivas, donde forman canales de tipo homo o hetero-tetraméricos. La identificación y caracterización funcional de reguladores de canales de potasio es una aproximación prometedora de cara a mejorar la tolerancia a sequía, así como la susceptibilidad a patógenos. Con el objetivo de identificar nuevos reguladores (interactores) del canal de potasio KAT1, se realizó en nuestro laboratorio un rastreo de una librería de cDNA de Arabidopsis, mediante el sistema Split-Ubiquitina en el organismo modelo de levaduras, Saccharomyces cerevisiae. La caracterización de uno de los interactores de KAT1 encontrados en este rastreo será el objetivo de este proyecto. El propósito de este trabajo consiste en comprobar la interacción entre KAT1 y su interactor en planta e identificar el localización subcelular donde ocurre esta interacción. Posteriormente se estudiarán los efectos moleculares de la interacción sobre la regulación de KAT1 y el proceso de control de apertura estomática.

[EN] The maintenance of cellular ionic homeostasis is a dynamic and fundamental process for all living beings. All cells have efficient systems to acquire, store and maintain homeostatic concentrations of these elements, and thus avoid excessive accumulation and also to guarantee rapid responses to environmental changes. Potassium is a key monovalent cation in multiple aspects of cell growth and survival, such as the compensation of negative charges of macromolecules, maintenance of cell volume and turgor, enzymatic activity, protein synthesis, maintenance of membrane potential and intracellular pH control. In plants, in addition to the basic physiological functions mentioned at the cellular level, this cation is involved in an important physiological process, the control of stomatic opening. Through the stoma the plant controls transpiration and gas exchange, in addition to being a path of entry for pathogens. The potassium inward channels (Kin) regulate the entry of the ion into the guard cells and thus control the stomatal opening. KAT1 and its counterpart KAT2 are the main input channels and are located in the plasma membrane of the guard cells, where they form homo- or heterotetrameric type channels. The identification and functional characterization of potassium channel regulators is a promising approach to improve drought tolerance, as well as susceptibility to pathogens. In order to identify new regulators (interactors) of the KAT1 potassium channel, a screening of an Arabidopsis cDNA library was performed in our laboratory, using the Split-Ubiquitin system in the model yeast, Saccharomyces cerevisiae. Characterization of one of the KAT1 interactors found in this screen will be the focus of this project. The purpose of this work is to verify the interaction between KAT1 and its interactor in planta and to identify the subcellular localization where this interaction occurs. Subsequently, the molecular effects of the interaction on the regulation of KAT1 and the stomatal opening control process will be studied.