1. Transporte polar de auxinas: tráfico intracelular del transportador de auxina PIN1.
Las plantas, como otros seres vivos, necesitan hormonas para lograr un crecimiento armónico. Entre las principales hormonas vegetales se encuentran las auxinas, que están implicadas en la regulación de un gran número de procesos fisiológicos: promueven el crecimiento y diferenciación celular, y por lo tanto el crecimiento en longitud de la planta, estimulan el crecimiento y maduración de los frutos, la floración, los procesos de abscisión o caída de los frutos o los tropismos (respuesta de las plantas a la luz y la gravedad). Además, las auxinas permiten adaptar el crecimiento de las plantas a los cambios continuos en el entorno, gracias a una distribución diferencial regulada, razón fundamental de muchos procesos adaptativos. Una característica sorprendente de las auxinas es la fuerte polaridad exhibida en su transporte a través de la planta. Este transporte es polar, en sentido basípeto en tallos (del ápice hacia la base de la planta) y acrópeto en raíces (hacia el ápice de la raíz). El transporte polar de auxinas representa un proceso específico único de plantas y de la fitohormona auxina. El movimiento direccional de auxinas juega un papel crucial en la regulación del crecimiento y desarrollo en plantas, contribuyendo al mantenimiento de la polaridad global de la planta.
El transporte polar de auxinas se produce gracias a la distribución asimétrica (polar) de los transportadores de auxina de la familia PIN. En particular, PIN1 se localiza exclusivamente en el dominio basal de la membrana plasmática, facilitando que la salida de auxina se produzca únicamente a través de uno de los extremos de la célula. Por tanto, una cuestión esencial es comprender cómo se establece la polaridad en la localización subcelular de PIN1. La localización de PIN1 depende de procesos de tráfico vesicular, probablemente mediados por señales de clasificación o direccionamiento presentes en su dominio citosólico. Estas señales podrían interaccionar con la subunidad media (mu) de los complejos adaptadores (AP) para su inclusión en vesículas recubiertas de clatrina implicadas en su tráfico intracelular. De hecho, se ha demostrado que la endocitosis de PIN1 es dependiente de clatrina. La auxina inhibe la endocitosis mediada por clatrina en células vegetales, facilitando una mayor concentración de transportadores en la membrana plasmática cuando se requiere transportar un exceso de auxinas. Este efecto está mediado por la proteína de unión a auxinas ABP1, que favorece el reclutado de la clatrina hasta la membrana plasmática, promoviendo la endocitosis. Uno de los objetivos del grupo es investigar el mecanismo responsable de la estimulación de la endocitosis dependiente de clatrina por ABP1. Por otra parte, otro objetivo principal del grupo es la elucidación de las señales en el dominio citosólico del transportador de auxinas PIN1 implicadas en su tráfico intracelular, discriminando entre las que median su transporte desde el ER hasta el complejo de Golgi, desde la red del trans Golgi (TGN) hasta la membrana plasmática, su endocitosis o su reciclaje desde los endosomas hasta el dominio basal de la membrana plasmática.
2. La vía secretora en células vegetales: peculiaridades estructurales y funcionales de las proteínas de la familia p24.
Se ha calculado que alrededor del 18 % del genoma de plantas está dedicado al mantenimiento de los compartimentos endomembranosos implicados en el tráfico de proteínas (incluyendo la vía secretora), la mayor proporción encontrada entre los eucariotas. Además de sus funciones de mantenimiento celular, la vía biosintética/secretora está implicada en muchos procesos específicos de plantas, tales como la señalización hormonal, el desarrollo, los tropismos, la defensa frente a patógenos o la respuesta a estrés abiótico. Todos los eucariotas poseen una vía secretora, y la mayoría de las moléculas implicadas en el proceso de secreción están bastante conservadas. Sin embargo, la organización de la vía secretora difiere de forma significativa en plantas respecto a animales y levaduras. En particular, el rasgo morfológico más característico es la ausencia de un compartimento intermedio entre el retículo endoplásmico (ER) y el aparato de Golgi.
Las proteínas de la familia p24 son putativos receptores de carga soluble en el transporte en la vía secretora, posiblemente implicadas en el control de calidad durante el tráfico de proteínas, la organización de los sitios de salida del ER o la biogénesis y mantenimiento de la estructura del aparato de Golgi. Sin embargo, sus funciones en plantas son esencialmente desconocidas. Las peculiaridades de la vía secretora temprana (ER-Golgi) en células vegetales sugieren la participación de moléculas específicas de plantas en la regulación del tráfico de proteínas y en la organización de los compartimentos de la vía. En este sentido, las proteínas de la familia p24 podrían haber sufrido adaptaciones evolutivas quizás relacionadas con adaptaciones funcionales. Las proteínas p24 podrían transportar diferentes tipos de cargo en la vía secretora, incluyendo proteínas ancladas a GPI, contribuyendo al mantenimiento y la organización de los diferentes compartimentos de la vía. Algunas de ellas, además, podrían tener funciones específicas en diferentes tejidos. Nuestro proyecto actual plantea un análisis funcional de las proteínas p24 en Arabidopsis que permita elucidar las etapas de la vía biosintética/secretora que requieren de la función de proteínas p24 y/o su posible función en la organización/morfología de los compartimentos de la vía. Por otra parte, la identificación de los cargos reconocidos por estas proteínas en plantas debería arrojar información muy valiosa acerca de sus funciones específicas en células vegetales.
