Un reto fundamental en biología de sistemas consiste en describir y entender como funcionan las redes involucradas en la modulación de la proliferación y diferenciación celular. Este reto es mucho más fácil de abordar en plantas que en animales, o seres humanos, ya que en organismos vegetales es posible alterar algunos de los componentes de dichas redes y analizar su efecto en vivo estudiando los efectos morfogenéticos de dichas alteraciones en órganos completos. Esto es lo que proponemos en este proyecto, que complementa otros de nuestro laboratorio que persiguen distintos objetivos del mismo gran proyecto. Para ello usamos la raíz de Arabidopsis thaliana que es un órgano complejo multicelular pero con una estructura relativamente simple. En la raíz de A. thaliana se ha podido recabar información bastante detallada de los mecanismos genético moleculares involucrados en la regulación de la diferenciación celular y morfogénesis, en el establecimiento y patrón celular del nicho de células troncales y en el crecimiento de este órgano. SIn embargo, aún no se entiende cabalmente como es que se integran las señales externas e internas que afectan el desarrollo de los meristemos vegetales, tampoco como es que se concertan las vías que finalmente están involucradas en los distintos comportamientos celulares. Los datos que se han ido acumulando sugieren que las redes de regulación transcripcional pueden jugar un papel crucial en la integración de señales del desarrollo, como en la concertación de los componentes involucrados en el ciclo celular o los procesos de diferenciación celular. Dentro de los factores transcripcionales, los MADS-box condifican para factores claves en el desarrollo animal y vegetal, y se les ha involucrado en algunos de los mecanismos que son claves durante la toma de decisiones de destino celular. Sin embargo, en plantas se sabe muy poco de su posible involucramiento en esto. En el laboratorio contamos con varios mutantes de genes de esta familia que tienen afectado el tamaño del meristemo de la raíz, en los últimos años hemos comenzado a desentrañar sus funciones en la modulación de proliferación/diferenciación celular usando la raíz de Arabidopsis como sistema de estudio. Contamos con varios promotores de la proliferación celular (XANTAAL1/XAL1, XAL2 y XAL3) y al menos con un represor (NUKTAAL1/NUK1). En este trabajo desentrañaremos la función de algunos de estos factores y sus multímeros en la regulación de genes tipo KNOX, componentes cruciales en la regulación del ciclo celular y otros genes que en animales han sido identificados como moduladores de la proliferación/diferenciación celular. Se indagará la regulación de otros genes, como aquellos involucrados en la vía de auxinas y otros como los TCPIP´s que también marcan el límite entre proliferación/regulación celular en animales. Se continuará con la investigación de otros aspectos funcionales de estos genes. Los datos recabados se tomarán en cuenta para ir completando los modelos de redes de regulación dinámica que hemos venido postulando para entender de manera integral y sistémica la regulación molecular de los procesos de diferenciación/proliferación celular y de morfogénesis en nichos de células troncales. A su vez, dichos modelos servirán para plantear nuevas predicciones y proponer nuevos experimentos. En este proceso se integrarán constantemente los descubrimientos reportados en la literatura en torno a la regulación molecular de nichos de células troncales y del papel de los genes MADS-box en la modulación de la diferenciación y proliferación celular.

Este proyecto contribuirá a desentrañar la función de reguladores transcripcionales tipo MADS en el desarrollo de la raíz de Arabidopsis y caracterizar el papel de su regulación sobre genes blanco. Este conocimiento será integrado en modelos de redes complejas dinámicas, cuyo comportamiento genérico puede ser útil para establecer hipótesis acerca de los complejos mecanismos de regulación molecular de la diferenciación y proliferación celular en los nichos de células troncales de animales o humanos, en los que los factores MADS y algunas de sus funciones están conservados.