Análisis y caracterización funcional de dianas celulares de lípidos nitrados durante el desarrollo y el estrés abiótico en plantas superiores

Resumen

El óxido nítrico (NO) es considerado como la principal especie de nitrógeno reactivo (RNS), el cual puede reaccionar con los ácidos grasos insaturados originando ácidos grasos nitrados (NO2-FA). En organismos animales, los NO2-FA se consideran novedosos mediadores de señalización celular que abarcan un amplio conjunto de respuestas celulares entre los que destacan una probada función anti-inflamatoria y beneficios a nivel de salud cardiovascular. Sin embargo, para nuestro conocimiento, en sistemas vegetales no existe información relacionada con la función de estas moléculas. En este sentido, durante esta tesis doctoral se ha llevado a cabo el análisis de la presencia de NO2-FA en diversos sistemas vegetales, enfocado principalmente a la detección de ácido nitro-linolénico (NO2-Ln) en la especie modelo Arabidopsis thaliana. De esta manera, mediante cromatografía líquida de alta resolución acoplada a espectrometría de masas (LC-MS/MS) se detectó la presencia de NO2-Ln en Arabidopsis thaliana y también en otras especies vegetales de interés agrícola y hortofrutícola como arroz (Oryza sativa) y guisante (Pisum sativum), destacando la presencia de este ácido graso nitrado a nivel subcelular en mitocondrias y peroxisomas de esta especie vegetal. También se detectó la presencia de otro ácido graso nitrado, el ácido nitro-linolénico conjugado (NO2-cLn) en semillas de granada (Punica granatum), sugiriendo una distribución ubicua de estas moléculas en el reino vegetal. Por otra parte y utilizando diferentes aproximaciones, se determinó que el NO2-Ln participa activamente en el metabolismo del NO mediante la liberación de óxido nítrico y la formación de S-nitrosotioles (SNOs), poniendo de manifiesto la existencia de fenómenos de comunicación celular entre el metabolismo del NO, el metabolismo lipídico y el metabolismo redox celular. En este sentido, mediante la tecnología del Biotin Switch, se observó un incremento en la S-nitrosilación de proteínas mediada por el NO2-Ln y se llevó a cabo la identificación y cuantificación de las mismas mediante marcaje isobárico TMT acoplado a espectrometría de masas, lo que puso de manifiesto el papel señalizador de los NO2-FA en un amplio abanico de funciones celulares. Por último, un análisis transcriptómico mediante secuenciación masiva -RNA-seq- evidenció que el NO2-Ln estaba involucrado en la respuesta de defensa frente a diferentes situaciones de estrés abiótico a través de la inducción de proteínas de choque térmico (HSPs), poniendo de manifiesto un mecanismo de actuación conservado en sistemas animales y vegetales. Por lo tanto, este es el primer trabajo en plantas superiores que demuestra que los ácidos grasos nitrados se encuentran de manera endógena en sistemas vegetales y que tienen un papel señalizador fundamentalmente involucrado en la defensa frente a diversas situaciones de estrés.