En las plantas, el control del ciclo celular tiene semejanzas con el de mamíferos. Proteínas, actividades enzimáticas y mecanismos de control similares han sido reportados. Se ha estudiado la fase G1 del ciclo celular y su relación con la entrada a la fase S en un proceso de desarrollo como lo es la germinación de semillas y para este propósito los estudios se han enfocado principalmente en las proteínas que, formando un complejo, determinan la entrada a la fase G1 del ciclo, como son las ciclinas tipo D, la cinasa Cdk-A, y la proteína PCNA. Estos complejos muestran actividad de cinasa tipo Cdk-A y dicha actividad parece ser más relevante en las etapas iniciales de la germinación, precisamente cuando se desarrolla la fase G1 del ciclo. Además, la composición de los complejos ternarios, y la actividad de cinasa, parecen ser reguladas por la actividad hormonal durante la germinación. A diferencia de las células animales, las células vegetales poseen múltiples variantes de cada una de las ciclinas tipos A, B ó D,. Por ejemplo, en Arabidopsis thaliana existen 10 diferentes ciclinas D y en arroz existen 12, mientras que en células de humano solo existen 3. No es clara la razón de la existencia de tantas ciclinas, aunque se puede especular que cada una tendría un tiempo específico de acción, o bien un tejido específico (o principal) de acción. También podría darse el caso de que hubiera redundancia de acción. Nuestro grupo ha clonado 4 diferentes ciclinas D de maíz y ha demostrado que existe una expresión génica diferencial de cada una de las ciclinas durante el proceso germinativo. Dicha expresión es modificada por fitorreguladores como son las auxinas y las citocininas y, de nuevo, cada ciclina muestra una respuesta diferencial. Derivado de la búsqueda de la estructura génica de las ciclinas ya clonadas, esto es, de la presencia y número de exones e intrones, recientemente hemos encontrado la existencia de al menos otras 8 ciclinas D en maíz, lo que haría que el número se incrementara a 12. La semejanza entre ellas es variable y se pueden agrupar en 6 de los 7 diferentes grupos descritos en plantas, de las ciclinas D1 a las ciclinas D6. De hecho, las ciclinas antes descritas, denominadas como D2;1, D4;1, D5;1 y D;52, después de hacer los alineamientos correspondientes, aparentemente tendrán que ser reclasificadas. El propósito del presente proyecto es el estudio de la expresión de las 12 diferentes ciclinas D tanto durante la germinación de maíz, nuestro tema de estudio, así como en varios estados de desarrollo y diferentes tejidos de plántulas. Igualmente pretendemos conocer la forma en que la expresión de estas ciclinas responde a la adición de fitorreguladores como las auxinas y las citocininas. Los experimentos anteriores también podrán desarrollarse en células en cultivo, para determinar si la expresión de cada ciclina corresponde a un estado específico del ciclo celular. De ser posible, sería muy conveniente desarrollar anticuerpos contra péptidos correspondientes a secuencias diferenciales entre las ciclinas con el fin de comparar la expresión génica con la acumulación de la correspondiente proteína. Un objetivo adicional es que una vez conocida la estructura génica de las ciclinas D de maíz, su comparación con las correspondientes ciclinas de otras especies vegetales como arroz (otra monocotiledonea) y con la planta modelo, la dicotiledónea Arabidopsis, nos hará posible entender el grado de modificación o conservación de estructura de estos genes a lo largo de la evolución y lo más importante, su función.

Durante el desarrollo de este trabajo, mientras estudiábamos la organización de los genes de las diferentes ciclinas D, en cuanto al número y posición de los exones e intrones que los conforman, nos encontramos con la existencia de los genes de al menos otras ocho ciclinas D que no han sido reportadas, por lo que el número de estas ciclinas en maíz se eleva a 12, de manera semejante a como se ha reportado para arroz. Este fue un hallazgo muy importante dada la información incompleta sobre secuencias génicas reportadas para maíz. De hecho, la información sobre estas nuevas ciclinas fue obtenida tanto de bases de datos de ESTs, como de bases de datos de secuencias genómicas, por lo que se ha estado trabajando en la estructura génica completa de las diferentes ciclinas, considerando intrones y exones. Este es un aspecto novedoso para maíz, planta para la que la información molecular es relativamente escasa y constituye un aspecto relevante de nuestra contribución a la ciencia mundial: podremos informar sobre la anotación génica y la expresión, tanto a nivel de mRNA, como probablemente también a nivel de proteína, de una familia génica cuya función es fundamental para la proliferación celular, a la vez que podremos ofrecer información sobre como su estructura génica ha ido evolucionando con respecto a otras especies vegetales más o menos distantes. Este proyecto también contribuirá a la formación de recursos humanos altamente calificados, al incorporar a estudiantes de licenciatura (que avanzarán a posgrado) y de posgrado en una línea de investigación que combina diferentes aproximaciones experimentales, utilizando herramientas de biología molecular, de inmunología, de bioinformática, de bioquímica y de biología celular. Evidentemente, los resultado que se obtengan serán la base para la publicación de artículos originales, en revistas indexadas, internacionales de alto rigor académico, en los que los estudiantes serán co-autores.