Resumen de tesis. From plant glucosinolates to fungal nitrilases: Nitric oxide function during the Botrytis cinerea-host plant interaction

Abstract

[ES] El óxido nítrico es una molécula señalizadora con funciones importantes y variadas tanto en plantas como en hongos. En plantas, ha sido estudiado ampliamente en sus funciones de desarrollo, metabolismo y respuesta a enfermedades. Influye en los procesos de germinación, crecimiento radicular, respiración, cierre estomático y respuestas adaptativas a estreses bióticos y abióticos. En el caso de los hongos la biosíntesis y las funciones fisiológicas de esta molécula han sido estudiadas de forma muy limitada, aunque estudios recientes indican que el NO participa en numerosos procesos fisiológicos también en este grupo de organismos. En nuestro grupo de investigación trabajos anteriores han elucidado un rol del NO durante la germinación y desarrollo temprano. Además, también se ha detectado la presencia de NO en el nicho y se ha observado como las alteraciones en la homeostasis del NO afectan el desarrollo de la raíz primaria y proliferación de células meristemáticas. A su vez, se han detectado alteraciones en la biosíntesis, el transporte y señalización de auxinas en los mutantes de la homeostasis de NO. El NO también posee un amplio papel señalizador en hongos, participando en procesos que van desde la infección y colonización hasta la modulación del metabolismo secundario y desarrollo tanto sexual como asexual. Estudios previos han permitido caracterizar el sistema de detoxificación de NO en B. cinerea basado en la flavohemoglobina BCFHG1. Esta constituye el principal, y probablemente único, mecanismo detoxificador de NO en B. cinerea. Bcfhg1 se induce con la aplicación de NO exógeno y muestra un patrón de expresión in planta que podría conferir ventajas adaptativas a un patógeno necrótrofo durante el proceso de infección. Tomando en cuenta los trabajos antecedentes de esta tesis doctoral, cabe destacar que la sensibilidad de B. cinerea a NO exógeno parece depender estado de desarrollo, por lo que podría sugerirse que durante el establecimiento de una interacción entre B. cinerea y su huésped existe un flujo de NO al que pueden responder tanto la planta como el patógeno siendo, a su vez una estrategia de defensa de la planta y un medio del hongo para facilitar la infección. Esta tesis doctoral esta dividida en tres capítulos cuyo eje central es la implicación del NO en la interacción de B. cinerea con la planta huésped. En la misma se analizarán diferentes mutantes afectados en la homeostasis de NO en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Se trabajará, además, con otras especies de interés agronómico como son Vitis vinífera y Phaseolus vulgaris. En el capítulo uno se presentan resultados relativos a la acción del NO respecto al metabolismo secundario con especial interés en los glucosinolatos. Los glucosinolatos son un grupo de metabolitos secundarios encontrados en 16 familias botánicas de plantas dicotiledóneas angiospermas y particularmente abundantes en la familia Brassicaceae, especialmente importantes en la defensa frente a insectos y patógenos. A pesar de la importancia del NO como molécula señalizadora, la cantidad de estudios sobre la presencia y función en las interacciones planta-patógeno es limitada y esta limitación en la literatura se hace más evidente si nos adentramos en la influencia del NO en la producción de metabolitos secundarios. En este trabajo, nuestro objetivo ha sido estudiar el papel del NO durante la interacción B. cinerea-A. thaliana con especial énfasis en el metabolismo secundario. Los resultados relativos a la producción de compuestos fenólicos y glucosinolatos, utilizando tanto mutantes de Arabidopsis como cepas de B. cinerea afectadas en la homeostasis del NO, serán presentados y discutidos con más detalle en este capítulo. El capítulo dos está enfocado en el análisis de la función de la/s nitrilasa/s en el hongo B. cinerea. Los nitrilos son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional (-CN) y suelen ser producidos como metabolitos de defensa de las plantas. Las nitrilasas catalizan la hidrólisis de estos compuestos a sus ácidos carboxílicos correspondientes. Puede que las nitrilasas formen parten de mecanismos que faciliten la colonización de las plantas y que tengan un rol en la síntesis hormonal, la utilización de nitrógeno y el catabolismo de glucosinolatos. B. cinerea posee 4 genes codificadores de nitrilasas (Bcin02g03010, Bcin14g00790, Bcin05g04960 and Bcin12g06180). De estos cuatro genes, previamente se ha comprobado que dos son altamente inducidos con la aplicación de NO exógeno. Esta inducción es mayor en los mutantes del gen BCFHG1, codificador de una flavohemoglobina, la cual constituye el método principal de detoxificación de NO que posee el hongo y le confiere protección frente a estrés nitrosativo. El capítulo estará centrado en el análisis funcional de la nitrilasa codificada por el gen Bcin12g06180, la cual presentaba la mayor inducción en dicho mutante con la aplicación de NO exógeno. Por último, tomando en cuenta la importancia de las enzimas nitrilasas en la degradación de los glucosinolatos y la influencia del NO sobre esta en el sistema de B. cinerea, decidimos analizar la actividad nitrilasa en Arabidopsis. Arabidopsis posee cuatro genes codificadores de nitrilasas (NIT1–NIT4), nombrados consecutivamente en el orden de su descubrimiento. Los mutantes de la homeostasis del NO de Arabidopsis podrían estar afectados en la degradación de glucosinolatos y/o sus productos de hidrólisis por lo que el objetivo de este capítulo es la evaluación de estas enzimas en un sistema afectado en la homeostasis de NO.