Dr. José Luis Reyes Taboada / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México, campus Morelos.
Archivo: Biotecnología
El cambio climático actual afectará la forma en que se lleva a cabo la agricultura en el corto y mediano plazo. Los períodos de sequía así como las inundaciones serán más frecuentes a nivel mundial, como de acuerdo a reportes de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ya está ocurriendo. Nuestro país no es la excepción y estos cambios afectarán el cultivo de especies importantes para nuestra economía como el maíz y el fríjol, sobre todo pensando que la mayor parte de los cultivos dependen del riego por lluvia y son pocos los que cuentan con un sistema de riego automatizado.
En nuestro grupo de investigación estamos interesados en estudiar cómo la planta Phaseolus vulgaris L. (fríjol común) contiende con períodos de falta de agua que ocurren de forma natural, como en las mencionadas temporadas de sequía o en procesos normales de la planta como por ejemplo durante la maduración de los granos de fríjol, cuando estos tejidos pierden cerca del 95% de su contenido de agua. Ahora sabemos que las plantas han desarrollado diversas formas de responder a la falta de agua. Por ejemplo, al cerrar los estomas (estructuras celulares que se encuentran en las hojas y les permiten regular el intercambio de gases con el medio externo), las plantas pueden limitar la pérdida de agua por evaporación. Sí los períodos de sequía son más largos, pueden además aumentar el crecimiento de las raíces en búsqueda de nuevos reservorios de agua en el subsuelo. Sí la escasez aumenta, también encontramos la síntesis de proteínas específicas que se ha propuesto protegen macromoléculas internas de los efectos adversos de la falta del agua. De hecho, la acumulación de estas proteínas también se observa durante la maduración de la semilla, lo que concuerda con la condición de falta de agua y un papel importante de estas proteínas en condiciones de limitación de agua.
Este es uno de los aspectos que se estudian en nuestro grupo y que nos ha llevado a nombrar a estas proteínas Hidrofilinas, debido a sus características fisicoquímicas y que además se han encontrado en otros organismos como bacterias y algunos animales, donde podrían tener también un papel protector. Todos estos mecanismos de respuesta están a su vez controlados a distintos niveles y uno de ellos, muy importante, es el encendido y apagado de genes que codifican las proteínas encargadas de mediar los procesos mencionados. Sin embargo, se ha encontrado recientemente que existe otro mecanismo que puede regular al RNA mensajero (mRNA) producto del encendido de genes y que modula su expresión antes de ser traducido en proteína. Este mecanismo es utilizado por las células para reprimir a ciertos mRNAs y evitar su traducción en condiciones que así lo requieren. El proceso depende de moléculas de RNA conocidas como microRNAs ya que miden tan sólo 20 a 24 nucleótidos. A pesar de su tamaño, son capaces de reconocer específicamente a un mRNA por complementariedad de bases y mediante un complejo de proteínas conocido como RISC (RNA-induced silencing complex) apagar la expresión de los mRNAs reconocidos. Este mecanismo se encuentra presente tanto en animales como plantas y es utilizado para regular procesos de desarrollo, respuesta a hormonas y al medio, e incluso se han visto involucrados en procesos de cáncer. Es tan extenso su papel que se ha calculado que hasta un 30% de los genes del ser humano son regulados por esta vía.
De este panorama es que decidimos preguntarnos de qué forma los microRNAs están involucrados en la respuesta de fríjol a condiciones de falta de agua. Nuestros resultados nos han mostrado que fríjol contiene varias poblaciones de microRNAs, aquellos que se conocen en distintas plantas y cuyas funciones han sido bien definidas, así como otro grupo que constituye microRNAs que son más particulares de este grupo de plantas, las leguminosas, dentro de las que se encuentran otras especies como chícharo, soya, alfalfa, tamarindo, entre otras.
En nuestro grupo hemos observado que la acumulación de algunos de estos microRNAs responde a condiciones de sequía en fríjol, por lo que nosotros proponemos que están involucrados en las respuestas de las leguminosas ante este tipo de estrés. Para poder definir cuál es su función nuestra siguiente tarea es descubrir que mRNAs están controlando estos microRNAs y de esta forma podremos acercarnos a conocer si frijol y otras leguminosas cuentan con nuevos mecanismos de respuesta y si este conocimiento puede ser útil para el agricultor. Hemos pensado que los microRNAs pueden utilizarse como marcadores que nos permitan reconocer aquellas variedades de fríjol que sean más resistentes a sequía por el hecho de exhibir niveles distintos de alguno o algunos de los microRNAs que hemos encontrado. Este tipo de hallazgos han sido posibles gracias al trabajo de los estudiantes en nuestro laboratorio a través de los últimos años pero también gracias a colaboraciones que hemos establecido con grupos tanto dentro como fuera del país. En particular trabajamos con los grupos de los Dres. Federico Sánchez dentro del Instituto de Biotecnología de la UNAM y de la Dra. Georgina Hernández del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, ambos especialistas en distintos aspectos del estudio de fríjol. En el extranjero contamos con la colaboración del Dr. Nam-Hai Chua de la Rockefeller University en Nueva York con quien tenemos intereses comunes respecto a la respuesta de las plantas a estrés y las funciones de los microRNAs. Para conocer los mensajeros regulados por microRNAs hemos iniciado una colaboración con el Dr. Ramanjulu Sunkar, de la Oklahoma State University, mediante metodologías de secuenciación a gran escala. Esta estrategia nos permitirá conocer a nivel global aquellos mRNAs que pueden ser regulados por microRNAs en fríjol.
Aunque estamos lejos de conocer como los microRNAs están involucrados en la respuesta de fríjol ante un déficit hídrico, podemos pensar que encontraremos respuestas interesantes de nuestros estudios y esperamos que tendrán consecuencias tangibles en el futuro de nuestro país. No sólo a nivel de formar nuevos profesionales en el área sino en las estrategias alimentarias del país.
Semblanza
José Luis Reyes Taboada es licenciado en Investigación Biomedica Básica y tiene el doctorado en Ciencias por la Universidad Rockefeller de Nueva York en Estados Unidos. Obtuvo la beca de doctorado John Einsenstein Latin American Pew Fellow (2002-2004).