Catálogo de publicaciones

La fijación biológica de nitrógeno que surge a partir de la relación simbiótica entre rizobios y leguminosas permite la incorporación de nitrógeno al suelo para su explotación en sistemas agropecuarios a muy bajo costo. En esta relación compleja y específica existen determinantes moleculares de las plantas que gobiernan la colonización preferencial por ciertas cepas de rizobios. Las plantas integran señales derivadas del microsimbionte y del ambiente para iniciar los programas de organogénesis de estructuras diferenciadas llamadas nódulos y el proceso de infección. Varios factores de transcripción desempeñan funciones fundamentales en estos procesos, incluyendo las proteínas de las familias GRAS y NF-Y. En el presente trabajo de tesis se generó un conjunto de datos de secuencias, estructuras génicas, relaciones filogenéticas y patrones de expresión de genes que codifican las subunidades NF-Y en Phaseolus vulgaris, la leguminosa de grano más importante utilizado para el consumo humano directo. A partir de este análisis se seleccionaron genes candidatos para estudiar su rol en la nodulación mediante genética reversa. La reducción de los niveles de mRNA de PvNF-YA1 y PvNF-YA9 condujo a la ausencia de nodulación y provocó defectos en el proceso de infección. La inducción de genes del ciclo celular en respuesta al rizobio se vio afectada en las raíces silenciadas, sugiriendo que estos factores de transcripción podrían promover el desarrollo de nódulos mediante la activación de divisiones celulares corticales que participan en la formación del primordio del nódulo. A su vez, ensayos de sobreexpresión permitieron demostrar que PvNF-YA1 contribuye a la selección de cepas de rizobio que son más eficientes en la formación de nódulos. Por otro lado, se llevó a cabo la caracterización de una proteína de la familia GRAS, denominada SIN1 (Scarecrow like 13 Involved in Nodulation), que interactúa físicamente con la subunidad PvNF-YC1, previamente vinculada al proceso de nodulación. Ensayos de silenciamiento mostraron que SIN1 desempeña una función importante tanto en la elongación de raíces laterales como en el desarrollo de nódulos fijadores de nitrógeno y en la progresión de la infección bacteriana durante la interacción simbiótica. El presente trabajo de tesis contribuye a sustentar la relevancia de los complejos de transcripción multiméricos en la capacidad de las plantas para integrar y responder a múltiples factores ambientales.

La luz y las temperaturas alternadas son dos señales que promueven la salida de la dormición en las semillas de muchas especies. La germinación depende además de los cambios que se producen en los niveles hormonales, como las giberelinas y el ABA que promueven e inhiben el proceso, respectivamente. Si bien existen muchos niveles de regulación génica modulados por los fotorreceptores, no hay información disponible sobre la regulación a nivel de splicing del ARN mensajero por luz, aunque existen evidencias de su importancia en la regulación de varios procesos fisiológicos. En este trabajo caracterizamos el perfil transcripcional y post-transcripcional de semillas Col-0 irradiadas con luz R o RL y demostramos que el splicing alternativo es un mecanismo de control relevante que confiere un nivel adicional de regulación génica. Mediante aproximaciones fisiológicas y moleculares demostramos que el gen ATHB2 es un regulador negativo de la germinación promovida por el fitocromo B (phyB) que ejerce su función en la vía de señalización del ABA. Además, evaluamos el rol de auxinas en la promoción de la germinación por luz y demostramos la importancia de los procesos de transporte que involucra a las proteínas PIN. Semillas de muchas especies necesitan temperaturas alternadas antes del estímulo de luz para germinar. Demostramos que la germinación de semillas de Arabidopsis thaliana embebidas a ciclos cortos de temperaturas alternadas y luego a un pulso de luz R es mediada por phyB y requiere de la presencia de alelos funcionales PRR7 y TOC1. Adicionalmente, los ciclos diarios de temperatura en oscuridad reducen los niveles de DOG1, permitiendo que la expresión de TOC1 promueva la germinación. Nuestros resultados ponen de relevancia el rol de algunos componentes del reloj circadiano relacionados con la acción de DOG1 en el control de la germinación por luz y temperaturas alternadas.

La PPNA es indicadora de la biomasa disponible y se relaciona con la capacidad de carga de los sistemas pastoriles extensivos. Es posible estimarla a partir de índices de vegetación obtenidos de sensores remotos. El objetivo de esta tesis fue caracterizar funcional y estructuralmente una estepa graminosa (Estepa Magallánica Seca-EMS)y una arbustiva ((Matorral de Mata Negra-MMN)de la Patagonia Austral. En 18 sitios se midió cobertura vegetal (2004 y 2010)y biomasa por estratos (2004 y 2005). Se obtuvieron 8 índices de vegetación a partir de imágenes MODIS (resolución 16 días, 250m, 2003-2010). Se caracterizaron las comunidades vegetales (PCA). Se extrajeron los índices en áreas de 3x3 pixeles y correlacionaron con la biomasa y cobertura medidas a campo. Ambas áreas están dominadas por especies perennes con una cobertura de 66 por ciento En MMN la mitad de este valor corresponde a arbustos. La biomasa aérea total fue de aproximadamente 1000 Kg MS/ha en EMS y el triple en MMN, en ambos casos un 33 por ciento corresponde a material verde. Los índices presentan patrones temporales similares entre áreas, con un máximo a fines de octubre, aunque NDVI y RVI mostraron un segundo pico en abril. El MMN posee mayor biomasa pero los índices fueron 20 por ciento menores que EMS. El NDVI caracterizó mejor la vegetación de la EMS, con correlaciones de 0,69, 0,43 y 0,48 con la fracción verde de biomasa total, intercoironal y coironal, respectivamente. Reflejó además el crecimiento otoñal característico de ambientes con régimen isohigro, limitados por temperatura y humedad. Por el contrario, en el MMN, los índices espectrales y los indicadores de biomasa no correlacionaron. Los valores de regresión obtenidos indican que la evaluación de biomasa disponible a partir de sensores remotos es solo posible en uno de los ecosistemas y muestran que para estimar la receptividad, seria necesaria una calibración local de los índices, dado que la estructura de la vegetación modifica los valores espectrales.

La envoltura bacteriana de Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 tiene las características de una bacteria Gram positiva, pero además posee proteínas de superficie o Surface layers (S-layers), las cuales se asocian con roles de protección contra enzimas hidrolíticas, cambios de pH y estrés, la captación de moléculas y iones, y ayudan a mantener la forma y rigidez de la célula. Además, varios reportes sugieren que en los lactobacilos la S-layer tendría un rol en las propiedades probióticas de las cepas que la poseen, sin embargo las funciones y los mecanismos involucrados están poco descriptos. El objetivo general de esta Tesis doctoral fue caracterizar funcional y estructuralmente la S-layer de Lactobacillus acidophilus ATCC 4356. Los resultados obtenidos permitieron confirmar que la S-layer presenta un comportamiento homólogo a las lectinas, capaz de interactuar con eritrocitos de carnero, células bacterianas, levaduras, virus y células eucariotas. Respecto a los posibles carbohidratos con los cuales interactúa, se observó un comportamiento mixto asemejándose tanto a las lectinas que reconocen quitina/N-acetilglucosamina como a las de reconocimiento de ácido siálico/manosa. Mediante diferentes ensayos, como el clonado y expresión de proteínas o partes de la proteína conjugadas con la proteína verde fluorescente GFP, se logró identificar los dos dominios de reconocimiento a carbohidratos (CRD) ubicados en la porción carboxilo-terminal y predichos del análisis in silico de la proteína. La actividad de lectina depende de la presencia de estos CRD. También quedó demostrado que el ácido lipoteicoico sirve como un ancla para la proteína SlpA. Además, fue posible determinar cómo se modifica la expresión de los tres genes que codifican para S-layer en esta cepa: slpA, slpB y slpX, en respuesta a cambios ambientales como la alta concentración salina. Se observaron cambios en la expresión génica de los ARNm slpA y la slpX pero no slpB. En consecuencia, la cantidad de las proteínas SlpA y SlpX se modifican no solo por la condición de alta sal (NaCl 0,6 M) sino también por la fase de crecimiento. Por otro lado, en los últimos años se han desarrollado o sugerido diversas aplicaciones biológicas para las proteínas S-layers de Lactobacillus, en este trabajo se pudo establecer que la proteína S-layer disminuye la adherencia y la formación de biopelículas de Pseudomonas aeruginosa en superficies bióticas y abióticas, respectivamente. Además fue capaz de modular la infección de diferentes virus, con una notable actividad pro-viral, facilitando las etapas tempranas del ciclo de infección de tres virus empleados como vectores oncolíticos: el herpes virus simplex tipo 1 (HSV-1), el virus de la estomatitis vesicular y el adenovirus 5. La proteína S-layer también fue capaz de proteger al virus HSV-1 de la inactivación térmica por calor.En conjunto estos resultados aportan a comprender las características estructurales y funcionales de la S-layer, y permiten proponer futuras aplicaciones biológicas.

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2015

Las plantas adaptan su arquitectura de raíz como parte de la respuesta a los cambios en las condiciones ambientales, tales como disponibilidad de agua, nutrientes y estreses de tipo biótico y abiótico. En particular, las plantas leguminosas desarrollan dos tipos de órganos laterales post-embrionarios en sus raíces, las raíces laterales (RLs) y los nódulos fijadores de nitrógeno. Las RLs participan en el anclaje de la planta al suelo y en la incorporación de agua y nutrientes. Los nódulos, los cuales se desarrollan a partir de la interacción simbiótica entre las leguminosas y las bacterias del suelo conocidas como rizobios, proveen compuestos nitrogenados asimilables a la planta. Ambos órganos poseen un fuerte impacto en el crecimiento de la planta, por lo tanto la comprensión de los mecanismos moleculares involucrados en el desarrollo de las RLs y los nódulos contribuiría a mejorar y aumentar el rendimiento de cultivos de importancia agronómica, así como también a recuperar tierras pobres en nitrógeno y reducir el impacto negativo de los fertilizantes químicos sobre la biodiversidad. Los microRNAs (miRNAs) son pequeños RNAs de 21-22 nucleótidos que actúan como reguladores post-transcripcionales de la expresión génica en organismos eucariotas durante el desarrollo de nuevos órganos o en respuesta a estímulos ambientales. En los últimos años, se han descripto miRNAs cuyos niveles se acumulan diferencialmente en diferentes etapas del desarrollo de las RLs o nódulos, sin embargo sólo un número reducido de ellos han sido caracterizados en detalle y asociados con una función en la infección rizobiana y/o la organogénesis y desarrollo del nódulo. En el presente trabajo de tesis doctoral se propuso como objetivo general caracterizar la vía de miR390/TAS3 durante el desarrollo de los órganos laterales en las raíces de la leguminosa modelo M. truncatula. El miR390 se asocia a la proteína ARGONAUTA7 y posee como target al transcripto no codificante TAS3, a partir del cual se generan los trans-acting interference small RNA (tasiRNAs). Estos tasiRNAs regulan mediante un mecanismo de clivaje los niveles de los transcriptos que codifican los Factores de Transcripción Regulados por Auxinas (ARF)2, ARF3 y ARF4, por lo que han sido denominados tasiARFs. Estudios previos en nuestro laboratorio, sugirieron que la vía miR390/TAS3 estaría involucrada en la infección rizobiana y/o en la organogénesis del nódulo. Con el fin de evaluar la acumulación y la expresión espacio-temporal de los transcriptos y los pequeños RNAs que componen esta vía en diferentes estadios de desarrollo de los órganos laterales de la raíz, se llevaron a cabo reacciones de RT-qPCR y fusiones transcripcionales de los promotores a los genes reporteros gfp y uidA (también conocido como gen gus dado que codifica la proteína β-glucuronidasa (GUS)). Estos resultados mostraron que la vía miR390/TAS3 se reprime en etapas tempranas de la interacción entre M. truncatula y S. meliloti, liberando la represión post-transcripcional de ARF2, ARF3 y ARF4. A su vez, hemos identificado y validado una nueva variante del transcripto TAS3 que probablemente actúa como un target mimicry endógeno de miR390 y contribuiría a disminuir los niveles de miR390 en esta etapa. En estadios más avanzados de la interacción, la vía es re-activada quedando restringida a la zona apical del nódulo. Para indagar sobre la función de la vía se generaron raíces transgénicas que sobreexpresaban el precursor de miR390b (OX390) o un target mimicry de miR390 (MIM390) capaz de secuestrar al miR390 y bloquear su acción. Además de la estrategia de expresión target mimicry, se utilizaron líneas mutantes en el gen AGO7, en las cuales la vía miR390/TAS3 se encuentra inactiva. La evaluación del fenotipo asociado a la arquitectura de raíz y a la nodulación en las plantas OX390, MIM390 y ago7 reveló que la vía miR390/TAS3 actúa como un regulador positivo sobre la elongación de las RLs, posiblemente como consecuencia del incremento de la señalización y/o respuesta a auxinas, y como un módulo represor de la infección rizobiana y el desarrollo de nódulos. A su vez, la inactivación de la vía miR390/TAS3, ya sea en las raíces MIM390 o ago7, resultó en el desarrollo de nódulos que presentan una distribución espacial y morfología alterada. El análisis de la acumulación de transcriptos, previamente descriptos como marcadores de la nodulación, en las raíces OX390, MIM390 y ago7 permitió establecer una correlación entre los niveles de ARF2, ARF3 y ARF4 y dos factores de transcripción de la familia GRAS designados NSP (Nodulation Signaling Pathway)1 y NSP2, sugiriendo que ambos factores de transcripción serían los candidatos por medio de los cuales la vía de miR390/TAS3 y la vía de señalización de la nodulación se intersectan. Con el objetivo de identificar genes cuyos niveles de acumulación se encuentran afectados directa o indirectamente por la sobreexpresión de miR390, se caracterizó el transcriptoma de las raíces OX390 en presencia y ausencia del rizobio mediante RNA-seq. El análisis in silico de los datos generados permitió identificar genes con expresión diferencial regulados negativamente o positivamente en respuesta a la sobreexpresión de miR390. Entre estos, se destacan genes marcadores de nodulación, factores de transcripción miembros de la familia LOB, genes involucrados en la respuesta y señalización de hormonas y genes relacionados con la traducción. Los resultados obtenidos en el presente trabajo de tesis doctoral han permitido avanzar en el conocimiento sobre la regulación post-transcripcional de genes durante dos procesos de desarrollo con relevancia ecológica y agronómica. Este conocimiento podría ser aplicado en etapas futuras a la optimización de incorporación de nutrientes y nitrógeno en las plantas, contribuyendo a mejorar y aumentar el rendimiento de los cultivos de leguminosas.

La formación de partículas lentivirales resulta de la multimerización de la poliproteína Gag, la cual contiene toda la información necesaria para autoensamblarse y brotar al medio extracelular a través de la membrana plasmática. Durante la maduración de los viriones, la proteína cápside (CA), que corresponde al dominio central de Gag, se condensa generando el core viral que preserva la integridad del complejo ribonucleoproteico requerido para iniciar un nuevo ciclo de replicación viral. Los virus de la inmunodeficiencia de simios (SIV) y de felinos (FIV) son dos lentivirus evolutivamente distantes cuyas proteínas CA no han sido aún estudiadas. Con el objeto de establecer la relación funcional entre los dominios CA de SIV y de FIV, construimos SIV quiméricos en los cuales la región codificante para la CA fue parcial o totalmente reemplazada por su equivalente de la CA de FIV. La caracterización fenotípica de las quimeras nos permitió agruparlas en tres categorías: un grupo formado por virus quiméricos capaces de ensamblarse en viriones, pero cuya maduración causa la inestabilidad de la CA de FIV; un segundo grupo representado únicamente por el SIV quimérico llevando el dominio N-terminal (NTD) de la CA de FIV y que exhibe un fenotipo de ensamblado defectivo; y un tercer grupo formado por los virus quiméricos que se ensamblan en viriones exhibiendo una CA de FIV madura estable, que incorporan la glicoproteína de envoltura, y que contienen niveles salvajes del ARN genómico viral y de la transcriptasa reversa. Sin embargo, este último grupo de SIV quiméricos resultó ser no infeccioso debido a defectos en alguna etapa posterior a la entrada viral. Por otra parte, demostramos que el dominio C-terminal (CTD) de la CA de FIV presenta la capacidad intrínseca de dimerizar in vitro y de formar oligómeros de alto peso molecular. Esto, junto con nuestros resultados que muestran que el CTD de la CA de FIV es suficiente para el ensamblado de la poliproteína quimérica Gag de SIV, provee evidencia de que el CTD de la CA exhibe mayor plasticidad funcional que el NTD. En su conjunto, nuestros resultados aportan información relevante sobre la homología funcional entre los dominios CA de las poliproteínas Gag de los lentivirus de primates y de no primates y contribuyen a nuestro conocimiento sobre cómo han evolucionado los requerimientos para el ensamblado de viriones infecciosos en los retrovirus.

En Argentina, el tomate (Solanum lycopersicum) es la quinta hortaliza a nivel de producción, siendo el cinturón hortícola de la ciudad de La Plata uno de los principales productores de tomate fresco para consumo de la Provincia de Buenos Aires. Un aspecto clave para optimizar el aprovechamiento de la producción es mejorar los aspectos ligados a la conservación poscosecha (periodo de almacenamiento del producto previo al consumo en fresco), lo cual requiere de un conocimiento detallado de los procesos metabólicos que ocurren durante la maduración y senescencia. La firmeza, uno de los principales determinantes de la calidad poscosecha y la vida útil de los frutos, está determinada por la resistencia mecánica impuesta por la pared celular. Las expansinas (proteínas sin actividad hidrolítica conocida) están implicadas en el desmantelamiento, no hidrolítico, de las paredes celulares vegetales, particularmente en procesos en los que es necesaria la relajación de la pared, como el desarrollo y la maduración de los frutos. Como muchas proteínas asociadas a carbohidratos, las expansinas tienen un dominio catalítico putativo y un módulo de unión a carbohidratos (CBM). Se cree que el CBM actuaría anclando a la expansina a la superficie de la celulosa, mientras que el dominio catalítico putativo interactuaría con las hemicelulosas en la superficie de las microfibrillas provocando la ruptura de los enlaces no covalentes, principalmente puentes de hidrógeno, existentes entre la celulosa y las hemicelulosas de la matriz. Tomate incluye 38 genes de expansinas pertenecientes a diferentes grupos filogenéticos. Estudios previos han demostrado que existe una expansina específica de fruto, la α-expansina 1 de tomate (SlEXPA1). La determinación de la actividad expansina depende de la medición de la capacidad de extensión de paredes celulares aisladas mediante el uso de extensómetros "ad hoc" poco convencionales, hecho que ha restringido fuertemente su estudio. Esto nos impulsó a adaptar una metodología para medir la extensión de la pared celular y la actividad expansina usando un medidor de textura comercial, equipo común encontrado en laboratorios de ciencia de los alimentos o tecnología poscosecha. Fue posible medir el crecimiento ácido de hipocótilos de pepino y de tomate, así como determinar la actividad expansina sobre extractos de proteínas de hipocótilos de pepino, de frutos frutilla y de frutos de tomate en diferentes estadios de madurez, de manera fiable y reproducible. Por otro lado, haciendo uso de un sistema de expresión heterólogo (Escherichia coli), se sobreexpresaron tanto la proteína completa (SlEXPA1) como sus dominios característicos (CBM-SlEXPA1 y EXP-SlEXPA1), con la finalidad de analizar de manera integral el mecanismo de unión sobre diversos sustratos sintéticos de la pared celular vegetal. Se demostró, a través de ensayos de unión “in vitro”, que tanto la proteína completa como ambos dominios se unen a celulosa microcristalina y xilano de avena. Para el caso de la celulosa la unión es mayor para la proteína completa y el dominio CBM, mientras que para el caso del xilano la unión es mayor para la proteína completa y el dominio catalítico putativo. Asimismo, se demostró que dichas proteínas no poseen afinidad por un sustrato no presente en la pared celular como lo es el almidón. Por último, se sobreexpresó de manera constitutiva el CBM de la expansina 1 de Solanum lycopersicum (CBM-SlEXPA1) en la pared celular de plantas de tomate, siendo ésta la primera vez que un CBM se sobreexpresa en un fruto destinado a controlar la degradación de la pared celular y el ablandamiento del fruto. La sobreexpresión de CBM-SlEXPA1 genera un aumento de la resistencia mecánica de las hojas, un retardo en el proceso de ablandamiento del fruto, una reducción en la susceptibilidad al ataque por Botrytis cinerea y un aumento en su contenido de pared celular; mientras que no modifica el crecimiento de las plantas y el fenotipo general, y no altera los parámetros de calidad característicos del fruto. La presente tesis aborda desde diferentes aproximaciones el estudio de una proteína en particular. Se concluye que, la fácil adaptación metodológica para la determinación de la actividad expansina podría contribuir a facilitar y aumentar el análisis de las propiedades de las expansinas en diferentes sistemas; las α-expansinas, apoyando resultados previos, se unirían a través del dominio CBM a celulosa mientras que el dominio catalítico putativo intervendría en la relajación de la matriz de hemicelulosa con la consecuente relajación de la pared vegetal; la sobreexpresión de un CBM en la pared celular sería una estrategia factible de utilizar para lograr aumentar la vida poscosecha de frutos carnosos, como lo es el tomate, sin alterar el crecimiento de la planta.

: Tesis (Grado Doctor en Ciencias Biológicas)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Lugar de Trabajo: Instituto de Patología Vegetal-IPAVE- Centro de Investigaciones Agropecuarias-CIAP–Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria-INTA-CONICET- Universidad Nacional de Córdoba. 2015 - 122 h. con Anexos + CD. tabls.; figuras. Contiene Referencia Bibliográfica. Abstract en español e inglés.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias Agrarias, de la Universidad Nacional de Mar del Plata, en 2009