Garavaglia, Betiana Soledad

LINEAS DE INVESTIGACIÓN

 

BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA

Nuestro trabajo apunta al análisis transcripcional de genes bacterianos de respuesta general  a estrés, expresión de proteínas recombinantes y evaluación del efecto de la utilización de las mismas como aditivos proteicos tendientes a mejorar la tasa de sobrevida de bacterias de los géneros Rizobium y Bradyrhizobium, utilizados en la formulación de inoculantes para leguminosas, frente a estrés por desecación. El tema puede ser dividido en dos líneas generales:

 

EVALUACIÓN DE RESPUESTAS GENERALES A ESTRÉS EN BACTERIAS DE INTERÉS AGRONÓMICO

Si bien el agua es esencial para la vida, existen organismos capaces de sobrevivir a la desecación durante largos períodos de tiempo. Esta notable capacidad, llamada anhidrobiosis (fenómeno relacionado a la desecación total o parcial de organismos vivos, manteniendo sus funciones vitales luego de la rehidratación), se encuentra en todos los organismos, incluyendo bacterias, hongos, animales y plantas. En procariotas, las esporas bacterianas son un ejemplo de estructuras altamente tolerantes a desecación. Los mecanismos moleculares que regulan la anhidrobiosis no están totalmente caracterizados, pero varias hipótesis apuntan por un lado, a un papel importante de los disacáridos no reductores. Sin embargo, los azúcares no reductores solos no serían suficientes para conferir un estado de anhidrobiosis y se requería de más adaptaciones. Una clase de proteínas conocidas como proteínas LEA (por sus siglas en inglés, Late Embryogenesis Abundant, abundantes en la embriogénesis tardía), se acumulan en respuesta a déficit de agua en muchas plantas y además, son particularmente abundantes en plantas anhidrobióticas, durante la maduración de semillas y en polen. Existen evidencias bioquímicas, biofísicas y bioinformáticas con respecto a las proteínas LEA que ponen en relieve varias de sus funciones posibles. Estos incluyen  funciones como antioxidantes, estabilizadores de membranas y/o proteínas durante estrés hídrico, ya sea por interacción directa o actuando como escudos moleculares. Junto con otras proteínas hidrofílicas y solutos compatibles, las proteínas LEA también podrían servir para “ocupar espacios” con el fin de evitar el colapso celular en casos de baja actividad de agua. Esta capacidad multifuncional de las proteínas LEA es probablemente atribuible en parte, a su plasticidad estructural, ya que carecen en gran medida de estructura secundaria en el estado plenamente hidratado, pero pueden llegar a adoptar un plegamiento mayor durante el estrés hídrico y/o a través de la asociación con las superficies de membranas. En bacterias y en algunos invertebrados, se encontraron homólogos a proteínas pertenecientes a esta familia, donde los perfiles de expresión de los genes tipo lea y de las proteínas tipo LEA, lógicamente no pueden relacionarse a la maduración de semillas. Ejemplos en microorganismos e invertebrados fueron identificados sobre la base de secuencias de plantas. En nuestro grupo estamos caracterizando genes de respuesta general a estrés en Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc). Hemos demostrado su participación cuando la bacteria se enfrenta a estrés por desecación, salino, osmótico y oxidativo. Para analizar fisiológicamente las funciones de estos genes, se construyeron las correspondientes cepas de Xcc mutantes. Se compararon sus capacidades infectivas, imitando las condiciones de infección natural del patógeno, y se observó que ambas cepas mutantes fueron menos eficientes en cuanto a la generación de cancros y a la sobrevida sobre la superficie de la hoja respecto a la cepa salvaje. Este resultado, nos permitió inferir que los genes estudiados estarían participando en conferir una ventaja adaptativa a Xcc cuando se encuentra sobre la superficie del tejido vegetal como epífito, donde la falta de agua se hace evidente. Continuando con esta temática proponemos profundizar sobre cómo estas proteínas estarían mediando sus respuestas frente a estrés y a su vez, estudiarlos en cepas de interés agronómico, pertenecientes a los géneros Rhizobium y Bradyrhizobium. Además, nos proponemos realizar un análisis estructural de proteínas de respuesta general a estrés, con el objeto de llevar a cabo un estudio comparativo entre ellas.

 

PROTEÍNAS BACTERIANAS DE RESPUESTA GENERAL A ESTRÉS COMO ADITIVOS PROTEICOS

En Argentina, el cultivo de soja es una actividad económica de gran importancia que ocupa aproximadamente 20 millones de hectáreas. Esta práctica agrícola viene acompañada de la inoculación de semillas con bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico, las cuales transforman nitrógeno en amonio, reduciendo a cero el consumo de fertilizantes nitrogenados. La inoculación no termina en la aplicación de los tratamientos sobre las semillas, sino que se extiende durante el almacenamiento y siembra de las mismas. De esta manera, las bacterias inmovilizadas sobre la semilla necesitan permanecer viables en ambientes secos, con alta temperatura y baja humedad relativa. La fijación biológica del nitrógeno (FBN), a menudo está fuertemente inhibida en suelos áridos o semiáridos, debido a la baja tasa de sobrevida de los rizobios bajo estrés por desecación. Las cepas son sensibles no sólo a la desecación de los suelos sino también a la que se da sobre la superficie de las semillas. Aunque se han seleccionado con éxito cultivares de soja tolerantes a desecación, la ausencia de cepas de Bradyrhizobium tolerantes a sequía limita la FBN. A fin de reducir la muerte bacteriana en condiciones de baja disponibilidad de agua, se propone utilizar proteínas inducibles en condiciones generales de estrés con el objeto de favorecer la sobrevida bacteriana.

 

BECARIOS DOCTORALES

Co-dirección: María Victoria Barcarolo

TESINISTAS

Mariana Demarchi

Valeria Casse

PASANTES

Martín Trumper

PUBLICACIONES SELECCIONADAS

– Tomasetti* M, Garavaglia* BS, Gottig N, Ottado J, Gramajo H, Diacovich L. (2018) 3-methylcrotonyl Coenzyme A (CoA) carboxylase complex is involved in the Xanthomonas citri subsp. citri lifestyle during citrus infection. PLoS ONE, doi.org/10.1371/journal.pone.0198414

– Ficarra FA, Grandellis C, Garavaglia BS, Gottig N, Ottado J. (2018) Bacterial and plant natriuretic peptides improve plant defense responses against pathogens. Mol Plant Pathol. doi: 10.1111/mpp.12560.

Garavaglia BS, Zimaro T, Abriata LA, Ottado J, Gottig N. (2016) XacFhaB adhesin, an important Xanthomonas citri subsp. citri virulence factor, is recognized as a pathogen-associated molecular pattern. Mol Plant Pathol. doi: 10.1111/mpp.12364.

Garavaglia* BS, Thomas* L, Zimaro T, Gottig N, Daurelio LD, Ndimba B, Orellano EG, Ottado J, Gehring C. (2010) “A plant natriuretic peptide-like molecule of the pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri causes rapid changes in the proteome of its citrus host.” BMC Plant Biology, 10:51.

Garavaglia* BS, Thomas* L, Gottig N, Dunger G, Garofalo CG, Daurelio LD, Ndimba B, Orellano EG, Gehring C, Ottado J. (2010) “A eukaryotic-acquired gene by a biotrophic phytopathogen allows prolonged survival on the host by counteracting the shut-down of plant photosynthesis.” PLoS ONE, 5:e8950.

– Gottig* N, Garavaglia* BS, Daurelio LD, Valentine A, Gehring C, Orellano EG, Ottado J (2008) Xanthomonas axonopodis pv. citri uses a plant natriuretic peptide-like protein to modify host homeostasis. Proc Natl Acad Sci U S A. Nov (47):18631-6. doi: 10.1073/pnas.0810107105.

COLABORADORES

Ing. Juan Carlos Nazutti-GAIA SRL

SUBSIDIOS

PICT 2016-0841. Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

IO-2017-00011. Agencia Santafesina de Ciencia, Tecnología e Innovación (ASaCTeI).

Convenio de I+D. CONICET-GAIA SRL. 2018-2019.

 

Laboratorio: Microorganismos de interés agronómico y ambiental
Sede: CCT
Email: garavaglia@ibr-conicet.gov.ar
Tel. Interno: 625