La autoincompatibilidad (AI) se define como la incapacidad de una planta fértil hermafrodita de producir cigotos después de la autopolinización [1], promoviendo así la generación y el mantenimiento de la diversidad genética dentro de una especie [2]. La respuesta de AI es un proceso que permite el reconocimiento y la discriminación del polen propio del que no lo es, seguido de la inhibición selectiva del desarrollo del tubo polínico propio. Este sistema de reconocimiento del polen se encuentra genéticamente controlado por el locus multialélico S, el cual es el que determina la especificidad en la polinización tanto en la parte masculina (polen) como en la femenina (pistilo) [1-4]. En especies con AI gametofítica, pertenecientes a las familias Solanaceae, Scrophulariaceae y Rosaceae, el locus S en el pistilo expresa una glicoproteína extracelular con actividad de ribonucleasa, llamada S-RNasa [5]; mientras que en el polen expresa a una proteína con caja F que se le denominó SLF [6]. Estudiando el sistema de AI gametofítico de Nicotiana alata, tratando de identificar distintos factores involucrados en el sistema, se encontró a una tiorredoxina tipo h (Trx h), denominada NaTrxh [7]. Esta Trx interacciona específicamente y reduce in vitro a la S RNasa [7]. De manera interesante, tanto a nivel de mRNA como a nivel de proteína, el gen NaTrxh se expresa más en los estilos de especies autoincompatibles (AI) que de autocompatibles (AC) [8], lo que sugiere que es un gen involucrado en el rechazo del polen alelo S específico. El trabajo de Juárez-Díaz et al. [7] fue el primero en reportar que una tiorredoxina tipo h se secreta al espacio extracelular no sólo del tejido de transmisión estilar de N. alata (colocalizando con la S-RNasa), sino que también lo hace al expresarse de manera transitoria en células de hoja de Nicotiana benthamiana y de Arabidopsis thaliana. Esta característica particular de una Trx vegetal provocó el interés y posterior análisis de la proteína generando diferentes mutantes para así explicar su localización subcelular. La NaTrxh pertenece al subgrupo 2 de las Trx h [7]. Las Trx dentro de este subgrupo contienen extensiones no conservadas hacia su extremo amino y/o carboxilo. En el reporte recientemente publicado en BMC Plant Biology [9], se encontró que dentro de la extensión del amino terminal de la NaTrxh, entre los residuos Ala-17 y Pro-27, se localiza el motivo responsable de su secreción, al cual se le denominó dominio Nß. Tanto la posición de este dominio dentro de la estructura primaria, como su carácter hidrofílico, indican que es un péptido señal poco ortodoxo, sugiriendo que la secreción de la NaTrxh podría seguir una vía no clásica, es decir, independiente a la vía del retículo endoplásmico y el aparato de Golgi (RE/Golgi). Los resultados publicados en el trabajo de Ávila-Castañeda et al. [9] indican que la NaTrxh utiliza los elementos de la vía clásica de secreción, es decir, el RE, el aparato de Golgi y vesículas. Sin embargo, no se realizó un análisis que permitiera la identificación del mecanismo por el cual el dominio Nß es reconocido por los factores necesarios para que siga la vía RE/Golgi de secreción. Tampoco se sabe si la NaTrxh se secreta de una manera clásica o si utiliza los elementos de esta vía de una manera distinta a la que se conoce. De aquí la importancia del proyecto, que es la generación de las herramientas genéticas que permitan posteriormente la identificación de estos elementos por medio del uso de un sistema genético simple, como lo es el de Saccharomyces cerevisiae. Los resultados que se obtengan no sólo contribuirán al conocimiento sobre el mecanismo de secreción de la NaTrxh y, por lo tanto, al de proteínas con péptidos señal no ortodoxos, sino también abrirán las puertas para que en un futuro se proceda a identificar los factores involucrados en la secreción en S. cerevisiae y, a largo plazo, encontrarlos en un sistema más complejo, como lo es el vegetal, aportando enormemente al conocimiento sobre el tráfico celular de proteínas cuya secreción es la no convencional, tema poco explorado en plantas.

En el primer trabajo reportado sobre la NaTrxh, se encontró que ésta reduce e interacciona in vitro con la determinante femenina del sistema de AI en N. alata, la S-RNasa, sugiriendo fuertemente a esta proteína como factor modificador del sistema de AI en Solanaceae [7]. El estudio directo sobre la determinación de la participación de la NaTrxh en el rechazo del polen en N. alata la seguiré activamente en colaboración con el grupo del Dr. Felipe Cruz García del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Química, UNAM, reforzando así una interacción académica con expertos en el tema y así, formar una red de investigación sobre el sistema de AI en Solanaceae. Sin embargo, este no es el objetivo del proyecto aquí descrito. De manera interesante, en el trabajo publicado en The Journal of Biological Chemistry [7] también fue la primera vez en que se reportó que una tiorredoxina tipo h se secreta al espacio extracelular no sólo del tejido de transmisión estilar de N. alata, sino que también lo hace al expresarse de manera transitoria en células de hoja de N. benthamiana y de A. thaliana. Esta característica particular de una Trx vegetal provocó el interés y posterior análisis de la proteína generando diferentes mutantes para así explicar su localización subcelular [9]. La NaTrxh pertenece al subgrupo 2 de las Trx h [7]. En este subgrupo, las Trx contienen extensiones no conservadas hacia su extremo amino y/o carboxilo. En el reporte recientemente publicado en BMC Plant Biology [9], en donde comparto la posición de primer autor, se encontró que dentro de la extensión del amino terminal de la NaTrxh, entre los residuos Ala-17 y Pro-27, se localiza el motivo responsable de su secreción, al cual se le denominó dominio Nβ. Tanto la posición de este dominio dentro de la estructura primaria, como su carácter hidrofílico, indican que es un péptido señal poco ortodoxo, sugiriendo que la secreción de la NaTrxh sigue una vía no clásica, es decir, independiente a la vía RE/Golgi. Los resultados recientemente publicados indican que la NaTrxh utiliza los elementos de la vía clásica de secreción: RE, aparato de Golgi y vesículas [9]. Sin embargo, no se realizó un análisis que permitiera la identificación del mecanismo por el cual el dominio Nβ es reconocido por los factores necesarios para que siga la vía RE/Golgi de secreción. Tampoco se sabe si la NaTrxh se secreta de una manera clásica o si utiliza los elementos de esta vía de una manera distinta a la que se conoce. De aquí la importancia del proyecto, ya que se propone la generación de las herramientas genéticas, utilizando un sistema más simple que el vegetal, como lo es el de Saccharomyces cerevisiae, que permita la identificación de estos elementos. Encontrar que la NaTrxh se secreta en S. cerevisiae será una importante aportación al tema de tráfico de proteínas en eucariontes. Aparentemente, el dominio Nβ de la NaTrxh es exclusivo de plantas, ya que sólo se encontró uno similar en dos Trx tipo h de soja [9]. Por lo tanto, si las células de S. cerevisiae también la secretan, significa que la información que contiene la NaTrxh es una señal ampliamente reconocida, incluyendo organismos de un Reino distinto al Plantae. Por medio de la valoración de la secreción de la NaTrxh y de distintas mutantes (NaTrxhΔNα, NaTrxhΔNβ y NaTrxhΔNαβ) se evaluará si, efectivamente, el mecanismo de secreción en levadura es muy similar al que se observa en plantas. Por lo tanto, se generarán las herramientas suficientes para un análisis genético que permita la determinación e identificación de los factores involucrados en la secreción de la NaTrxh en S. cerevisiae. Los resultados no sólo contribuirán al conocimiento sobre el mecanismo de secreción de la NaTrxh y, por lo tanto, al de proteínas con péptidos señal no ortodoxos, sino también abrirán las puertas para que en un futuro se proceda a demostrar que los factores identificados en S. cerevisiae se encuentran en un sistema más complejo, como lo es el vegetal, aportando enormemente al conocimiento sobre el tráfico celular de proteínas cuya secreción es la no convencional, tema poco explorado en plantas.