Identificación de reguladores del transportador de potasio KAT1 de Arabidopsis thaliana

Abstract

[EN] Water scarcity is one of the main problems in agriculture. Understanding the tolerance mechanisms that plants have against these adverse conditions is crucial for crop improvement programs to obtain more resistant and better adapted varieties. One essential mechanism for the survival of the plant during water stress conditions is stomatal closure to prevent water loss due to transpiration. Stomatic movement is a highly regulated process because it is important not only for transpiration but also for controlling gas exchange. This movement is mainly produced by changes in the intracellular concentration of ions and other solutes in the cells surrounding the pore: the guard cells. The inward rectifier channel KAT1 of Arabidopsis thaliana is one of the proteins responsable for generating ion fluxes during stomatal aperture. It is a shaker channel which localizes in the plasma membrane and it is the main mediator of K+ entrance. Although some proteins have been identified that are able to interact with this channel, little is still known about its regulation. In a previous study from our group, 18 genes were identified from Arabidopsis thaliana whose protein products are capable of physically interacting with KAT1 in the model organism Saccharomyces cerevisiae using the mating-based Split-Ubiquitin System (mbSUS). In this study those interactions were confirmed and quantified, discarding the possibility that they are due to a transactivation process. A functional complementation assay was also performed in a yeast mutant lacking the potassium transporters TRK1 and TRK2 in order to analyze the functional effect of the co-expression of KAT1 by each one of the candidates.

[ES] La escasez de agua es uno de los principales problemas en la agricultura. Entender los mecanismos de tolerancia que presentan las plantas frente a estas condiciones adversas es crucial para encaminar los programas de mejora hacia la obtención de variedades más resistentes y mejor adaptadas. Un mecanismo esencial para la supervivencia de la planta en condiciones de estrés hídrico es el cierre de los estomas para evitar que se siga perdiendo agua por transpiración. El movimiento estomático es un proceso altamente regulado ya que es importante no sólo para la transpiración sino también para controlar el intercambio de gases con la atmósfera. Dicho movimiento se produce principalmente mediante cambios en la concentración de iones y otros solutos dentro de las células que rodean el poro: las células oclusivas o células guarda. El canal rectificador de entrada KAT1 de Arabidopsis thaliana es una de las proteínas encargadas de generar los flujos de iones durante la apertura estomática. Se trata de un canal tipo "shaker" que se localiza en la membrana plasmática y es uno de los principales responsables de la entrada de iones K+ en las células oclusivas. Aunque se han identificado algunas proteínas capaces de interaccionar con este canal, aún es poco lo que se conoce acerca de la alta regulación que sufre. En un estudio previo de nuestro grupo se identificaron 18 genes de Arabidopsis thaliana cuyos productos proteicos son capaces de interactuar físicamente con KAT1 en el organismo modelo Saccharomyces cerevisiae utilizando el sistema mating-based Split-Ubiquitin (mbSUS). En este trabajo se confirmaron y cuantificaron dichas interacciones, descartando la posibilidad de que se debieran a un proceso de transactivación. Se realizó además un ensayo de complementación funcional en un mutante de levadura carente de los transportadores de potasio TRK1 y TRK2 para analizar el efecto funcional de la co-expresión de KAT1 con cada uno de los candidatos.