Esta tesis doctoral, dirigida por Gustavo Gómez, Vicente Pallás y José Antonio Navarro Bohigues, aporta nuevos datos sobre la naturaleza y el modo de interacción de los viroides con sus huéspedes. Parte de los resultados se han publicado en las revistas RNA Biology, Molecular Plant Pathology y Plant Methods. La tesis fue defendida el 16 de mayo de 2022.
Los viroides son los patógenos más simples con replicación autónoma y sólo se han encontrado de forma natural infectando plantas. Un conocimiento más profundo de la naturaleza y modo de acción de los viroides han sido los principales objetivos de la tesis "Nuevos conocimientos sobre la biología de los viroides y las respuestas del huésped a su infección". Se desarrolló un nuevo método eficiente para construir clones de viroides infecciosos y se probó con un viroide de cada familia: el viroide latente de la berenjena (ELVd, Avsunviroidae) y el viroide del enanismo del lúpulo (HSVd, Pospiviroidae). Este procedimiento se basó en enzimas de restricción de tipo IIS que cortan fuera del sitio de reconocimiento y supone un procedimiento universal para obtener clones infecciosos de un viroide independientemente de su secuencia, con una alta eficiencia. A pesar de que los viroides han sido considerados desde su descubrimiento como RNA no codificantes fitopatógenos, el análisis computacional realizado en esta investigación predijo pequeños marcos de lectura abiertos (ORF) en cada uno de los genomas del HSVd y del ELVd. No se encontraron similitudes significativas con las proteínas de la base de datos de plantas, pero algunos de estos péptidos predichos estaban altamente conservados entre todas las variantes de HSVd y ELVd. Curiosamente, la fusión de estas secuencias conservadas con una proteína fluorescente reveló una localización subcelular específica en el orgánulo correspondiente donde tiene lugar la replicación y acumulación para cada viroide: nucleolo y cloroplasto para HSVd y ELVd, respectivamente. Las mutaciones que truncan el dominio nucleolar de HSVd fueron perjudiciales para el viroide, mientras que el truncamiento de cualquiera de los dos ORF de ELVd que contiene una señal de tránsito al cloroplasto también disminuyó (pero en menor medida) la eficiencia biológica del viroide, tal vez debido a la redundancia funcional. Se encontraron formas circulares de los RNA de HSVd y ELVd en fracciones polisómicas, lo que revela su interacción física con la maquinaria de traducción de la célula vegetal. En conjunto, estas observaciones experimentales indican que no se puede descartar la capacidad de codificación de los viroides, aunque las pruebas definitivas son un reto tecnológico que habrá que abordar en el futuro. Por último, para estudiar los cambios en el huésped que se producen durante una infección por viroide sintomática, se realizó un análisis integrador del momento y la intensidad de las alteraciones en todo el genoma de las plantas de pepino infectadas con HSVd. Se integró diversos datos ómicos para determinar la respuesta temporal a la infección por el viroide. Los resultados apoyan que el HSVd promueve el rediseño de las vías reguladoras del pepino afectando predominantemente a capas reguladoras específicas en diferentes fases de la infección. Esta investigación contribuye al primer mapa exhaustivo de las respuestas de la planta a la infección por un viroide.
Joan Márquez Molins realizó su investigación doctoral bajo la supervisión de Gustavo Gómez (Instituto de Biología Integrativa de Sistemas I2SysBio, UV-CSIC), Vicente Pallás (Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas IBMCP, CSIC-UPV) y José Antonio Navarro Bohigues (IBMCP, CSIC-UPV). Durante el desarrollo de su tesis ha disfrutado de un contrato predoctoral del programa ACIF de la Generalitat Valenciana, así como de una beca de corta duración del programa BEFPI de la GV y ha realizado una estancia de investigación en el laboratorio de German Martinez (Plant Biology department of the Swedish University of Agricultural Sciences SLU). El tribunal calificador estuvo formado por Miguel Aranda Regules (Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura CEBAS, CSIC), Marco de la Peña Del Rivero (IBMCP, CSIC-UPV), y Selma Gago Zachert (Instituto de Bioquímica y Biotecnología, Universidad Martín Lutero), que calificó la tesis como sobresaliente.
