RCGI V31 N63

ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA. Vol. 31 NÚM. 63. PP. 15 -17 OCT. 2016 ISSN 0185-6294
PREDICCIÓN BIOINFORMÁTICA Y VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DE RUTAS METABÓLICAS
ASOCIADAS A ESTRÉS ABIÓTICO EN Physcomitrella patens
Zuleika Orbe Sosa*; Mario A. Martínez Núñez y Miguel Á. Villalobos López
*Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada, IPN, Tlaxcla, Tlaxcala, carretera estatal Tecuexcomac-Tepetitla km 1.5, cp. 90700,
Autor de contacto: oszuly9@gmail.com
Recibido: 30/agosto/2016 Aceptado: 29/septiembre/2016 Publicado: 19/octubre/2016
RESUMEN
Las plantas, debido a su estilo de vida sésil, están expuestas a diversas situaciones de estrés abiótico que las llevan a
desarrollar estrategias celulares, fisiológicas y moleculares que les permitan adaptarse a su medio ambiente, las cuales están
reguladas por la expresión de los genes de resistencia. Actualmente se utilizan de manera conjunta técnicas experimentales y
bioinformáticas que permiten analizar la expresión de los genes de un organismo, a través de su transcriptoma. Physcomitrella
patens es un musgo perteneciente al filo briofita, utilizado como modelo de estudio debido a las características inherentes a
su ciclo de vida como la dominancia de haploidía y la alta tasa de recombinación homóloga, además de su sencillo cultivo in
vitro. En el presente proyecto se obtuvo el transcriptoma de protonemas (10 días de edad) de Physcomitrella patens sometido
a 3 horas de estrés osmótico por sorbitol (300mM), encontrando la expresión diferencial de 4967 genes, de estos 198 codifican
para enzimas que pertenecen a 66 rutas metabólicas. Entre las rutas encontradas la vía del metabolismo de sacarosa y almidón
resulta de especial importancia ya que no está muy explorada en Physcomitrella patens y como se ha reportado en otros
organismos modelo como Arabidopsis thaliana, es fundamental para entender los ajustes fisiológicos y moleculares causados
por el estrés. Nuestros resultados resaltan la importancia de los genes involucrados en la síntesis enzimática que participan en
importantes procesos metabólicos, en particular en la ruta de sacarosa y almidón.
Palabras clave: Physcomitrella patens; estrés osmótico; transcriptoma; rutas metabólicas; bioinformática.
ABSTRACT
The plants, because of their sessile life style, are exposed to different abiotic stress situations that lead them to develop cellular,
physiological and molecular strategies to adapt to their environment, which are regulated by the expression of the resistance
genes. Currently experimental and bioinformatics techniques are used to analyze the expression of genes of an organism
through its transcriptome. Physcomitrella patens is a moss belonging at phylum bryophyte, used as study model because of
their inherent characteristics of their life cycle like the haploid dominance and the high rate of homologous recombination,
besides to its easy cultivation in vitro. In this project the transcriptome of protonema (10 days old) of Physcomitrella patens
exposed to 3 hours of osmotic stress by sorbitol (300mM) was obtained, finding the differential expression of 4967 genes, of
these 198 encoded enzymes belonging to 66 metabolics pathways. Among the routes that were found, the sucrose and starch
pathway is particularly important because it has not been very explored in Physcomitrella patens and as has been reported in
other model organisms such as Arabidopsis thaliana, it is fundamental to understand the physiological and molecular
adjustment caused by stress. Our results highlight the importance of genes involve in the enzymatic synthesis that participates
in important metabolic processes, in particular on the route of sucrose and starch.
Keywords. Physcomitrella patens; osmotic stress; transcriptome; metabolic pathways; bioinformatic.
INTRODUCCIÓN.
En su medio ambiente natural, las plantas están sometidas a
diferentes tipos de estrés, entendiendo a este como factores
ambientales extremos que, de acuerdo a su intensidad y
duración, pueden causar cambios significativos en el sistema
(Friedel et al., 2012). El estrés, al que las plantas están
expuestas, puede clasificarse como biótico y abiótico siendo
el primero causado por otros organismos mientras que el
segundo obedece a variaciones de los factores ambientales
como la temperatura, radiación, agua, nutrientes, entre otros.
Para poder sobrevivir al estímulo adverso, las plantas deben
activar respuestas moleculares inmediatas para evitar el
mayor daño posible de sus estructuras, como puede ser el
cierre estomático. Sin embargo, se ha demostrado que
dependiendo el estrés que la planta sense es el repertorio
molecular que despliega, por ejemplo, ante un estrés
osmótico se activan señales de fosforilación y aumenta la
actividad enzimática, incluso algunas MAPKs funcionan
como osmosensores en organismos como Arabidopsis
thaliana y Oriza sativa (Fujii y Zhu, 2012).
Dado que las respuestas moleculares están reguladas por los
genes, y estos varían su expresión de acuerdo a la cantidad y
T E C N O L Ó G I C O N A C I O N A L D E M É X I C O . I. T. M É R I D A