Desde un punto de vista fundamental, la estrecha asociación que existe entre plantas leguminosas y Rhizobia provee de un excelente modelo de estudio para el análisis de la compleja señalización molecular que inicia y controla la simbiosis. Por otro lado, el exámen de la ontogenia del nódulo simbiótico, así como la determinación de la función de los genes implicados en este proceso, contribuyen de manera importante al entendimiento de la diferenciación celular, así como a la integración de la maquinaria responsable del control del ciclo celular, mecanismos que son aún desconocidos en plantas. Las nodulinas son proteínas codificadas por el genoma de la planta que se inducen durante la formación y el establecimiento del nódulo simbiótico. Estas proteínas no se producen en raíces no infectadas, bacteroides, o en Rhizobia de vida libre, y se ha propuesto que se encuentran involucradas en la formación, el desarrollo, mantenimiento y metabolismo de este nueva órgano (van Kammen, 1984). En esta propuesta experimental estamos interesados en elucidar la función biológica de la familia de nodulinas tardías tipo A (IPR003387) de soya (Glycine max), originalmente descrita por Jacobs et al en 1987, que está estructuralmente relacionada a la familia Nod30 de Phaseolus vulgaris (o fríjol común) (Campos, et al. 1995). En soya, esta familia génica se encuentra constituída por 7 miembros; Nod23, 26B, C51, E27, 26A, 27 y 20 (http://www.ebi.ac.uk/interpro/), que, al igual que en fríjol, se distinguen por contener dos dominios, cada uno con dos regiones Cys-X7-Cys, espaciadas de manera semejante a los dominios proteicos conocidos como “dedos de zinc”. Estudios previos indican que los transcritos de los genes que conforman a esta familia se localizan diferencialmente dentro del nódulo (Jacobs et al, 1987). Previamente en nuestro laboratorio se encontró que la alteración de la expresión de la familia multigénica Nod30 de fríjol común tiene un profundo efecto en la modulación del ciclo celular. Sin embargo, la función biológica que los define no ha sido aún determinada, ya que el silenciamiento específico de dichos genes resulta sumamente complicado dada la alta identidad de la familia génica. Por lo anterior, hemos optado por silenciar de manera específica a cada uno de los genes que integran a la familia de nodulinas tardías tipo A de soya, ya que la identidad entre éstos se restringe a regiones aminoacídicas discretas. Para lograr este propósito, utilizaremos el sistema de silenciamiento viral (VIGS) desarrollado en el laboratorio del Dr. Said Ghabrial, de la Universidad de Kentucky, con quien hemos establecido una estrecha colaboración académica. El Dr. Ghabrial cuenta con una colección de vectores de expresión recombinante del virus del moteo clorótico de fríjol (BMPV), que ha resultado de suma utilidad para el estudio de la función de diversos genes en soya. En paralelo, generaremos distintas construcciones de silenciamiento, e induciremos la formación de raíces transgénicas con Agrobacterium rhizogenes, de acuerdo a la técnica originalmente descrita por el grupo del Dr. Paul Gresshof, en Queensland Australia, y que ha sido mejorada en nuestro laboratorio (Estrada-Navarrete et al, 2006).

La diferenciación celular, así como la integración de la maquinaria responsable del control del ciclo celular, son en gran medida temas aún desconocidos en plantas. En los nódulos simbióticos, el mantenimiento de la división celular en forma activa conduce a la formación de un meristemo en el que las células infectadas entran y salen contínuamente de programas de diferenciación, con la participación de múltiples ciclos de endo-replicación y la amplificación de núcleos y de volúmenes celulares, que dan orígen a células 64N al menos 10 veces mayores a las células 2N no infectadas. La familia de nodulinas tardías tipo A de soya se distingue por contener un doble dominio de dedos de zinc, el cual se encuentra comúnmente en proteínas que participan tanto en la regulación como en la diferenciación celular. Estudios llevados a cabo en nuestro laboratorio, muestran que la sobre-expresión o supresión general de la familia Nod30 en nódulos de plantas de fríjol común desencadenan la muerte celular programada, lo cual causa su senescencia temprana (Sánchez et al, datos no publicados). Aparentemente, el proceso de infección no se altera, ya que las células infectadas de los nódulos mutantes no muestran diferencias significtivas con respecto a las células de plantas silvestres. Este dato concuerda con lo esperado, ya que los miembros de esta familia de proteínas se expresan tardíamente en la ontogenia del nódulo simbiótico, por lo que su efecto debe ser posterior a la infección y al desarrollo incipiente del mismo. Otro hecho importante ha sido el descubrir que, si bien el transcrito de Nod30 se localiza preferencialmente en las células infectadas, el polipéptido se encuentra en las células no infectadas, hecho que evidencia la fina regulación molecular que se da entre estos tipos celulares. El análisis del fenotipo resultante en nódulos de plantas de soya silenciadas en la expresión de los diversos genes que integran a la familia de las nodulinas tipo A contribuirá importantemente a la definición de su función biológica dentro del marco de la diferenciación celular y el control del ciclo celular en plantas, cuyo abordaje permitirá la formación de recursos humanos de alta calidad. Por otro lado, los resultados que se obtengan podrán difundirse en al menos un foro científico relevante y podrán plasmarse en una revista científica de difusión internacional.