La expresión genética es regulada a nivel de transcripción, procesamiento post-transcripcional, traducción del mRNA maduro y modificaciones post traduccionales. El control traduccional consiste en modular la eficiencia de traducción de un mRNA en la ausencia de cambios en el nivel celular de este (Hershey and Merrick, 2000). Este tipo de regulación proporciona una vía precisa, inmediata y energéticamente eficiente para inducir cambios en el patrón de proteínas celulares en respuesta a condiciones específicas del desarrollo, estrés, cambios hormonales, nutricionales y otros. La mayoría de los mecanismos de control traduccional ocurre a nivel de inicio de la traducción, etapa en la cual el mRNA debe ser reconocido por las subunidades ribosomales y por el tRNA portador de la metionina que corresponde al codón de inicio AUG del marco abierto de lectura (Pestova et al., 2007). En eucariontes este reconocimiento es ayudado por muchos factores protéicos (factores de inicio de la traducción) cuya actividad está sujeta a una estricta regulación. Uno de los mecanismos de regulación traduccional es mediado por el factor de inicio de la traducción eIF4E que reconoce la estructura CAP (m7GpppN) en el extremo 5’ del mRNA. Este factor interacciona con el factor eIF4G para formar el complejo eIF4F que será capaz de reclutar a los mRNAs para la traducción. En plantas, al igual que en otros organismos, existen múltiples miembros de la familia eIF4E (Joshi et al., 2005), encontrándose su presencia en dos complejos diferentes de unión a CAP, eIF4F y eIF(iso)4F (Browning, 2004). Estudios sobre su expresión indican que eIFiso4F se encuentra elevado en etapas tempranas de la germinación de maíz, mientras que eIF4F incrementa sus niveles después de la protrusión de la radícula y durante el estado vegetativo de la planta (Dinkova and Sanchez de Jimenez, 1999); (Dinkova et al., 2000). En animales, el ensamblaje de eIF4F es inhibido por una familia de proteínas de unión a eIF4E, 4E-BPs. Las 4E-BPs comparten un motivo de unión a eIF4E común con eIF4G, YXXXXLØ (donde X es cualquier aminoácido y Ø un aminoácido hidrofóbico) por lo cual compiten con este secuestrando a eIF4E de la traducción (Raught and Gingras, 2007). En los últimos años, se han encontrado proteínas de unión a eIF4E que no pertenecen a la familia de 4E-BPs, pero funcionan de manera similar a estas impidiendo la interacción de eIF4E con eIF4G. Por otro lado, con el avance de las técnicas de microscopía actual se ha encontrado que los mRNAs se encuentran localizados en el citoplasma en grandes complejos ribonucleoproteínicos como los cuerpos P ó gránulos de estrés si no se requiere de su traducción, o en poliribosomas si son traduccionalmente activos. El factor eIF4E y sus homólogos, así como las proteínas que interaccionan con estos modulan el tránsito de mRNAs del núcleo al citoplasma y a los RNPs específicos acorde a las necesidades de la célula (Sonenberg and Hinnebush, 2007). En plantas, no se han encontrado proteínas 4E-BPs, pero se han reportado algunas que poseen el motivo de unión YXXXXLØ y son capaces de interaccionar con eIF4E o eIFiso4E (Freire et al., 2000); (Freire, 2005). Sin embargo, de estas, no se conoce cuál es su papel en la regulación de la actividad o formación de los complejos eIF4F/eIF(iso)4F. Recientemente, en el laboratorio caracterizamos a los complejos eIF4F y eIF(iso)4F a 0 y 24 h de germinación de maíz, encontrando además de eIF4E/eIF(iso)4E y eIF4G/eIF(iso)4G, otras proteínas cuya presencia era similar o diferencial para los dos estados estudiados. Varias de estas proteínas son también factores de traducción que comúnmente se encuentran en los complejos de inicio de la traducción, pero otras como las proteínas de choque térmico HSP101, HSP70, la RNA polimerasa RNA dependiente involucrada en la vía de RNA interferente en plantas, LBL1, y la lipoxigenasa involucrada en germinación y respuesta a patógenos, LOX1, podrían tener un papel regulador específico para la traducción durante la germinación. La función de HSPs en la traducción ha sido estudiada en plantas y otros organismos, encontrándose que estas pueden actuar como activadores o inhibidores de la traducción (Wells et al., 1998); (Cuesta et al., 2000). Por otra parte encontramos que eIF(iso)4E es capaz de traducir selectivamente ciertos mRNAs (Dinkova et al., 2003) y su silenciamiento en los callos embriogénicos de maíz aparentemente inhibe la regeneración de plántulas. Recientemente, se reportó que eIF4E, mRNAs, y proteínas particulares de los cuerpos P y gránulos de estrés en plantas muestran una co-localización difrencial en células de plantas que han sido sometidas a estrés por calor o por hipoxia (Weber et al., 2008). En el presente proyecto nos proponemos profundizar en el papel de las proteínas que interaccionan con los complejos eIF4F y eIF(iso)4F. Se estudiará el papel de ZmHSP101 y ZmHSP70 como reguladores de la traducción en sistemas in vitro utilizando mRNAs reporteros y el grupo de mRNAs almacenados en la semilla de maíz. Asimismo, se determinará la especificidad de la interacción de estas proteínas con eIF4E, eIF(iso)4E u otro componente de los complejos eIF4F/eIF(iso)4F. Por otra parte, se identificarán las proteínas diferenciales en complejos de unión a cap donde alguna de las isoformas eIF4E está ausente (mutantes disponibles de Arabidopsis thaliana) para comprobar si alguna de ellas coincide con las reportadas en ejes embrionarios de maíz. En trabajos previos se ha tratado de obtener tejidos de maíz con eIF(iso)4E silenciado por la tecnología del RNA interferente. En los callos embriogénicos transformados se observó una reducción en los niveles de regeneración de plántulas, a pesar de que el silenciamiento fue parcial (De la Torre-Díaz, 2006). Por otra parte entre las proteínas identificadas en el complejo eIF(iso)4F se encontró LBL1, una proteína importante en la vía de los RNAs pequeños en maíz (Juarez et al., 2004). Esto podría indicar que eIF(iso)4E se encuentra relacionado con la maquinaria de RNAi a nivel de callos embriogénicos y a su vez participa de alguna manera en lel proceso de embriogénesis somática de maíz. Por ello, en el presente proyecto también nos proponemos comenzar a abordar la relación de los factores eIF4E con la maquinaria de RNA interferente utilizando como modelo experimental los callos embriogénicos de maíz. REFERENCIAS: Browning, K. S., 2004. Plant translation initiation factors: it is not easy to be green. Biochemical Society Transactions. 32, 589-591. Cuesta, R., et al., 2000. Chaperone hsp27 inhibits translation during heat shock by binding eIF4G and facilitating dissociation of cap-initiation complexes. Genes Dev. 14, 1460-1470. De la Torre-Díaz, S., Establecimiento del sistema de RNA interferente para el silenciamiento del gen que codifica al factor de iniciación de la traducción eIFiso4E en maíz. Bioquímica, Facultad de Química, Vol. Lic. Q.F.B. Universidad Nacional Autónoma de México, México DF, 2006. Dinkova, T. D., et al., 2000. Expression of maize eukaryotic initiation factor (eIF) iso4E is regulated at the translational level. Biochem. J. 351, 825-831. Dinkova, T. D., et al., Translational control by differential CAP-dependency in selected subpopulations of maize stored mRNAs. In: G. Nicolas, et al., Eds.), The Biology of Seeds: Recent Research Advances. CAB International, 2003, pp. 181-189. Dinkova, T. D., Sanchez de Jimenez, E., 1999. Differential expression and regulation of translation initiation factors -4E and -iso4E during maize germination. Physiol. Plant. 107, 419-425. Freire, M. A., 2005. Translation initiation factor (iso) 4E interacts with BTF3, the beta subunit of the nascent polypeptide-associated complex. Gene. 345, 271-7. Freire, M. A., et al., 2000. Plant lipoxygenase 2 is a translation initiation factor-4E-binding protein. Plant Mol Biol. 44, 129-40. Hershey, J. W. B., Merrick, W. C., Pathway and mechanism of initiation of protein synthesis. In: N. Sonenberg, et al., Eds.), Translational Control of Gene Expression. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2000, pp.

La traducción es uno de los procesos metabólicos mas importantes en los seres vivos, ya que permite sintetizar las proteínas que el organismo necesitará para cumplir sus funciones vitales como: de reserva, para el reconocimiento de señales, transporte, catálisis enzimática, estructurales, de defensa, etc. Trabajos recientes han descubierto mecanismos novedosos de regulación post-transcripcional donde factores de traducción canónicos y su interacción con proteínas de unión a regiones específicas del mRNA, micro RNAs (miRNAs) y complejos ribonucleoprotéicos grandes como los cuerpos de procesamiento o gránulos de estrés, actúan en redes de regulación complejas que responden a desarrollo, comportamiento, y enfermedades (Sonenberg and Hinnebusch, 2007). En plantas, hay un gran avance en el estudio de micro RNAs, su vía de biogénesis y su función para garantizar el desarrollo apropiado del organismo y su respuesta a factores ambientales bióticos y abióticos (Wang and Li, 2007). Sin embargo, poco se conoce de los mecanismos moleculares por los cuales los RNAs pequeños de plantas ejercen su papel regulador. En plantas, se consideraba que en la mayoría de los casos los miRNAs dirigen la degradación de sus mRNA blancos, pero recientemente se ha encontrado que en plantas los complejos de silenciamiento inducidos por RNA (RISC) también pueden dirigir a la represión traduccional de mRNAs blancos secuestrándolos temporalmente en complejos inactivos. En animales, este tipo de mecanismos involucra la etapa de inicio de la traducción y en particular al complejo de unión a cap eIF4F. En nuestro laboratorio, utilizando el modelo experimental de la germinación de semillas de maíz y recientemente, de callos embriogénicos del mismo cultivo, hemos estudiado la función particular de los factores de traducción que se unen al 5’ CAP en el mRNA, eIF4E y eIF(iso)4E. En el trabajo precedente de este proyecto se encontraron varias proteínas que diferencialmente forman parte de los dos complejos eIF4F y eIF(iso)4F durante la germinación. Por otro lado, se encontró que eIF(iso)4E tiene una función importante en la traducción selectiva de mRNAs durante la germinación y es importante para la regeneración de plántulas a partir de callos embriogénicos de maíz. Cabe mencionar que es de sumo interés estudiar los mecanismos moleculares que contribuyen a incrementar la capacidad de regeneración de plántulas de maíz, ya que para este cultivo, es necesario pasar por el estado de embriogénesis somática para realizar transformación. Esta herramienta no solo es utilizada para generar plantas transgénicas, sino también para estudiar la función de muchas proteínas desconocidas. En el presente proyecto nos proponemos profundizar en el papel de las proteínas que interaccionan con los complejos eIF4F y eIF(iso)4F y comenzar a abordar la relación entre este tipo de complejos con la maquinaria de RNA interferente utilizando como modelo experimental los callos embriogénicos de maíz. Dada la relevancia de este tipo de estudios en plantas y el interés agronómico y biotecnológico de realizarlos en maíz, la contribución de estos estudios en el área del conocimiento será sustancial. REFERENCIAS Sonenberg, N., Hinnebusch, A. G., 2007. New modes of translational control in development, behavior, and disease. Mol Cell. 28, 721-729. Wang, Q. L., Li, Z. H., 2007. The functions of microRNAs in plants. Front Biosci. 12, 3975-82.