Estudio de la expresión de genes de estrés térmico y la acumulación de proteínas codificadas por estos genes hsp70, hsp100 y ubiquitina en plantas de Aloe barbadensis Miller, sometidas a estrés de temperatura

Abstract

El estrés de alta temperatura es uno de los principales factores que afectan a la agricultura a nivel mundial, debido a que los cultivos de importancia económica son los más susceptibles. Por esta razón, es necesario estudiar los mecanismos de respuesta de las plantas que sí son capaces de tolerar estas condiciones. Entre ellas tenemos a Aloe barbadensis Miller (Aloe vera), una planta fisiológicamente adaptada a las condiciones desérticas, que implican altas temperaturas durante el día. conocer los mecanismos que le permiten a Aloe vera tolerar las altas temperaturas, sería de gran utilidad para el mejoramiento de plantas más susceptibles y que son importantes económicamente. En este trabajo se estudió la respuesta al estrés térmico en plantas de Aloe vera sometidas a altas temperaturas, de 35, 40 y 45°C. Para ello se determinó la TL50 de la planta a través del daño a membranas celulares, producido por calor, se estudió la expresión de los genes de estrés térmico hsp70, hsp100 y ubiquitina, mediante RT-PCR semi-cuantitativo, y se midió la acumulación de las proteínas codificadas por estos genes, mediante western blot usando antecuerpos específicos. La TL50 fue 52.3°C, comparable con la temperatura letal de otras plantas del desierto. Los transcritos de estos genes se acumularon con el aumento de la temperatura, aunque no todos los genes estudiados comenzaron a transcribirse a la misma temperatura. El gen de ubiquitina comenzó a transcribirse a una temperatura de 35°C, el gen hsp70 a 40°C, y el gen hspl00 lo hizo a 45°C. Además, el experimento de aclimatación en que las plantas son sometidas a las temperaturas sub-letales de 35°c o 4o°c antes de una exposición a la temperatura de 45.C indujo una mayor expresión de estos genes con mayor acumulación de transcritos, y sin pérdida de proteínas totales, indicando que las plantas en estas condiciones se hicieron más tolerantes al calor. La acumulación de transcritos en los experimentos de aclimatación, se correlacionó con una mayor acumulación de proteínas de estrés térmico

tal como lo revelaron los análisis de western blot. Estos análisis permitieron identificar dos isoformas de la proteína HSP70, una inducible por temperatura y otra constitutiva. La proteína ubiquitina fue detectada en sus formas monomérica, dimérica y trimérica. Los resultados de esta tesis muestran que en Aloe vera se activa la respuesta al estrés térmico tanto a nivel de transcrito como de proteínas. Esto explicaría, en parte, su tolerancia a las altas temperaturas, tal como lo revela su alta temperatura letal. Conocer en profundidad los mecanismos de respuesta en una planta como Aloe vera, naturalmente adaptada a condiciones de desierto, permitirá a futuro desarrollar estrategias de mejoramiento de plantas de gran importancia económica que son susceptibles a este estrés. A futuro podría considerarse al Aloe vera, una planta altamente tolerante al calor, como un modelo de estudio que enseñe a los científicos las modificaciones genéticas a realizar en otrás plantas susceptibles para poder sobrevivir en las altas temperaturas y falta de agua que conlleva el cambio global de nuestro planeta.