Generación de un modelo para el estudio de la localización y regulación del canal de potasio KAT1 utilizando cultivos celulares de tabaco BY-2

Abstract

[ES] La línea celular de tabaco Bright Yellow-2 (BY-2) ha demostrado ser una herramienta útil para los estudios de la biología básica. Esto es debido a ciertas características como son su considerable tamaño y su excelente claridad óptica, las cuales prestan a una observación microscópica directa de los procesos celulares. Además, este cultivo celular presenta la capacidad de introducir genes foráneos mediante la transformación con Agrobacterium tumefaciens, facilitando tanto los estudios de función y localización subcelular, como de interacción de proteínas. También admite aplicaciones como son la sobreexpresión inducible, el análisis de crecimiento, la citometría de flujo y el silenciamiento mediante ARNi, evitando así la costosa generación de líneas transgénicas estables de Arabidopsis. Además, en un estudio muy reciente, un método para la transformación transitoria ha sido propuesta, incrementando aún más las posibilidades de este sistema modelo. Por otra parte, KAT1 es un canal de entrada de potasio presente en las células oclusivas de los estomas. KAT1 media la toma de este catión en la apertura de los estomas, controlando la pérdida de agua por transpiración y la desecación de la planta. La función de este canal ha sido ampliamente estudiada utilizando sistemas como líneas mutantes de Arabidopsis thaliana, expresión ectópica en oocitos de Xenopus y levaduras. No obstante, faltan sistemas modelos de células vegetales que se podrían usar para estudiar la regulación de esta proteína, incluyendo su biosíntesis, la dinámica de la localización subcelular y su interacción con proteínas reguladoras.

Este TFG pretende poner a punto un sistema basado en el cultivo celular de tabaco BY-2 para estudiar la localización dinámica de proteínas y la localización subcelular de complejos proteicos. En concreto, se tratará KAT1 y algunas de las proteínas que interaccionan con este. El objetivo principal es demostrar la utilidad de este sistema celular para el estudio de la función y regulación del canal de potasio KAT1.

[EN] The Bright Yellow-2 (BY-2) tobacco cell line has proven to be a useful tool for basic biology studies. This is due to certain characteristics such as its considerable size and its excellent optical clarity, which lend themselves to direct microscopic observation of cellular processes. In addition, it is possible to introduce foreign genes into these cells through transformation with Agrobacterium tumefaciens, facilitating both functional and subcellular localization studies, as well as protein-protein interaction analyses. It also supports applications such as inducible overexpression, growth analysis, flow cytometry, and RNAi silencing, thus avoiding the costly generation of stable transgenic Arabidopsis lines. Furthermore, in a very recent study, a method for transient transformation has been proposed, further increasing the possibilities of this model system. On the other hand, KAT1 is an inward rectifying potassium channel present in the guard cells of the stomata. KAT1 mediates the uptake of this cation mediating stomata opening, controlling the loss of water through transpiration and the dehydration of the plant. The function of this channel has been extensively studied using systems such as Arabidopsis thaliana mutant lines, ectopic expression in Xenopus oocytes and yeast. However, plant cell model systems that could be used to study the regulation of this protein, including its biosynthesis, the dynamics of subcellular localization, and its interaction with regulatory proteins, are lacking.

This TFG aims to develop a system based on BY-2 tobacco cell culture to study the dynamic localization of proteins and the subcellular localization of protein complexes. Specifically, KAT1, and some of its interacting proteins, will be the focus of our studies. The main objective is to demonstrate the usefulness of this cellular system for the study of the function and regulation of the KAT1 potassium channel.