Factores del huésped implicados en el ciclo infectivo de patógenos de plantas

Abstract

[EN] Plant viruses can be manipulate d and converted into biotechnological tools to produce recombinant proteins in biofactory plan t s. One of the viruses most frequently used is Tobacco mosaic virus (TMV), a plus - strand RNA virus that quickly and efficiently infects solanaceous plants and that, in a few days after inoculation, produces vast amounts of the viral coat protein (CP). In many TMV - based vectors, most of the CP coding region is replaced by the cDNA corresponding to the recombinant protein of interest. Consequently, the virus loses the capacity to move systemically, although keeps moving cell - to - cell. However, in these vectors the 5’ and 3’ termini of the CP coding region is maintained, flanking the cDNA of the protein of interest, although with modifications to avoid tra nslation. These regions contain important elements for the correct expression of the recombinant protein. In this work, we wondered how the yield of the recombinant protein would be affected provided these fragments were translated and incorporated to the protein of interest as amino and carboxyl fusions. Our results show how the production of the green fluorescent protein increases when we use a TMV - derived vector that induces the translational fusion of these termini of the viral CP.

[ES] Los cultivos agrícolas se ven afectados por múltiples agentes patógenos, como son los nemátodos, hongos, bacterias, fitoplasmas, virus y viroides, los cuales provocan graves pérdidas en la producción agrícola (Oerke, 2006). Las infecciones virales en las plantas son particularmente frecuentes y muchas se ven acentuadas por su eficiente transmisión a través de vectores como los insectos. Existe una gran variedad de géneros y familias de virus que infectan plantas. Uno de los grupos de virus de plantas más numerosos es el de los potyvirus (género Potyvirus, familia Potyviridae). Se trata de virus de RNA de cadena positiva que expresan su genoma, fundamentalmente, a través de la producción de una gran poliproteína (Revers y García, 2015). Actualmente se conocen cerca de 200 especies distintas de potyvirus, muchos de los cuales provocan importantes enfermedades en cultivos agrícolas. Uno de ellos es el virus del mosaico amarillento del calabacín (ZYMV del inglés zucchini yellow mosaic virus) que infecta numerosas especies de cucurbitáceas. Otro grupo particularmente interesante de patógenos de plantas es el de los viroides. Se trata de pequeños RNAs circulares (246-401 nucleótidos en las especies conocidas hasta la fecha) desnudos y monocatenarios que son capaces de infectar plantas provocando en muchas ocasiones enfermedades, algunas de ellas de gran relevancia económica (Flores et al., 2015). Se replican mediante un mecanismo de círculo rodante con intermediarios exclusivamente de RNA reclutando para ello algunas enzimas centrales en el metabolismo de los ácidos nucleicos del huésped. Con los viroides, los agentes virales de las plantas llegan al extremo de sencillez genética, puesto que el RNA viroidal no codifica ninguna proteína y, a pesar de ello, el RNA consigue replicarse, moverse célula a célula, sistémicamente a través del floema y eludir las defensas del huésped. El propio RNA viroidal debe ser capaz de interaccionar y reclutar factores, estructuras y rutas del huésped para completar su ciclo infectivo. El objetivo de este proyecto es identificar factores del huésped implicados en el ciclo infeccioso de patógenos de plantas, como los potyvirus o los viroides, y caracterizarlos funcionalmente. A partir de este tipo de información se podrán diseñar y desarrollar estrategias de protección de cultivos contra los patógenos de las plantas. Para alcanzar este objetivo se utilizarán distintas herramientas de biología molecular aplicadas al estudio de los patógenos de plantas. En nuestro grupo de investigación, recientemente hemos construido un clon infeccioso de un aislado de la huerta de Vera (Valencia) del ZYMV (ZYMV-Vera) que, además, hemos etiquetado con el marcador visual Rosea1. Este es un gen reportero proveniente de Antirrhinum majus y que codifica un factor de transcripción de la ruta de biosíntesis de las antocianinas. Rosea1 activa la expresión de toda una serie de genes de la planta que contribuyen a la biosíntesis de antocianinas y a la acumulación de pigmentos coloreados en el tejido infectado (Bedoya et al., 2012). Nuestras observaciones iniciales infectando plantas de Nicotiana benthamiana con el clon etiquetado con Rosea1 de ZYMV (ZYMV-Ros1) muestran como el virus es capaz de replicarse de manera óptima en el tejido agroinoculado, pero se mueve sistémicamente de forma subóptima. La posibilidad de visualizar y cuantificar el movimiento sistémico del ZYMV-Ros1 en N. benthamiana convierten a este sistema experimental en ideal para analizar los factores del huésped implicados en el movimiento sistémico del ZYMV. Por otro lado, nuestro grupo también tiene experiencia en el diseño e implementación de microRNAs artíficiales (amiRNAs) en plantas (Carbonell et al., 2014). Los amiRNAs resultan de la ingenierización de genes de microRNAs de la planta y permiten inhibir específicamente la expresión de genes endógenos. Esta herramienta puede ser muy út