El objetivo de nuestro trabajo es incrementar el conocimiento del metabolismo vegetal para obtener, mediante ingeniería metabólica, plantas con valor nutricional añadido o mejor adaptadas a los estreses medioambientales entre ellos el cambio climático. Para tal propósito, combinamos aproximaciones de tipo metabolómico, bioinformático, proteómico y genómico. Nuestro trabajo se ha centrado en el estudio de varias rutas del metabolismo primario (la glicolisis, y rutas de biosíntesis de serina) y secundario (ruta de biosíntesis de glucisinolatos).
En la actualidad nuestro trabajo se centra en el estudio del metabolismo de la serina. Las plantas poseen varias rutas de biosíntesis de serina. Nuestro grupo ha caracterizado funcionalmente una de ellas por primera vez en plantas, la ruta fosforilativa. Esta ruta había sido considerada de poca importancia en los vegetales, pero hemos demostrado que es esencial para el desarrollo de las plantas. La serina es también esencial para el metabolismo del azufre. Se sabe que algunos metabolitos cruciales para la respuesta de las plantas al estrés biótico y abiótico contienen azufre orgánico [glutatione, fitoquelatinas, glucosinolatos (GSL)] o lo requieren [ácido abscísico] en sus procesos biosintéticos. Estamos estudiando los mecanismos básicos que conectan las rutas de biosíntesis de serina con el metabolismo secundario, y cómo la reprogramación metabólica de las rutas dependientes de serina puede ayudar a las plantas a tolerar los estreses bióticos (defensa frente a patógenos) y abióticos (sal, sequía, metales pesados), especialmente en condiciones de cambio climático (altos niveles de CO2 y temperaturas).
Uno de los mecanismos en la tolerancia de las plantas a estreses mediado por la serina podría realizarse a través de los GSLs, derivados de serina que abundan en especies de la familia de las Brasicaceas. Estos GSLs tienen una función en la defensa contra el ataque de insectos y patógenos. Además, los GSLs no tienen efectos perniciosos sobre la salud humana, sino que se ha descrito que tienen propiedades anticancerígenas. En este sentido, los isotiocianatos (derivados bioactivos de los GSLs) son considerados los fitonutrientes responsables de las propiedades anticancerígenas de las Brasicas (Brocoli, coles de Bruselas, coliflor). Existen más de 200 tipos de GSLs, y solo se ha estudiado la capacidad antipatogénica, anti-insecticida o anticancerígena de unos pocos. Nuestro grupo está profundizando en el estudio de las relaciones entre GSL específicos y tolerancia a estreses bióticos.
La planta modelo Arabidopsis thaliana se utiliza como un enfoque de prueba de concepto para muchos de los estudios que realizamos, pero estos también se extienden al maíz, especie de interés agronómico y genotipos de Brassica oleracea, seleccionadas por su alto nivel de GSLs y/o su interés agronómico.
