Las MAPKs constituyen vías de transducción muy conservadas en todos los organismos eucariotes. Un módulo de MAPKs consta de 3 cinasas que se fosforilan de manera secuencial y específica (MAPKKK/MAPKK/MAPK), cuyo último componente es capaz de fosforilar varios sustratos, como factores de transcripción que impactan la expresión génica. En plantas, esta secuencia de fosforilación trabaja para regular muchos procesos, como son las respuestas a estrés, la actividad de hormonas y programas del desarrollo (30; 34). La redundancia funcional es una característica de las MAPks a todos los niveles (27), por lo que ha sido sorprendente que mutantes del gen AtMAPK6, tengan defectos en el desarrollo del embrión (4) y las raíces (32), indicando que su disfunción no puede ser compensada por otra de sus 19 isoformas. Nosotros hemos establecido que la mutante mapk6 tiene 3 fenotipos de embrión/semilla estrechamente relacionados (Figs.1 & 2), que se manifiestan en proporciones de ~7, ~23 y ~70% (Fig. 3) (22). Del que han derivado 2 proyectos, uno, a cargo de un estudiante de doctorado, enfocado a identificar componentes río arriba y abajo de MAPK6. Otro, objeto de esta propuesta, planteado con la idea de establecer la participación de MPK6 en las vías de señalización de ácido abscísico (ABA) y glutamato. Es bien conocido que el desarrollo post-embrionario de raíces esta regulado por múltiples fitohormonas, disponibilidad de nutrientes y señales ambientales (11; 20). Así, hemos evaluado el efecto de nueve diferentes fitohormonas sobre el desarrollo de la raíz de mpk6, nuestros resultados han sido negativos (mpk6 se comporta igual que plantas silvestres; Fig. 4), pero trabajando en este sentido hemos podido reconocer a MPK6 como parte de la vías de señalización de ABA (Fig. 5; 44) y glutamato (Figs. 6 & 7) en las que se basa esta propuesta. Realmente es el procesos reversible de fosforilación/defosforilación, mediado por cinasas y fosfatasas, el que activa/desactiva las proteínas de una vía de señalización (24). En el caso de las MAPKs, las MAPK fosfatasas (MKP) son sus reguladores negativos (3; 16). Para MPK6, ya se ha demostrado que su desfosforilación por las fosfatasas MKP1 y MKP2 es importante para regular su actividad. Si alguna de estas fosfatasas, participa en los programas de desarrollo que tenemos bajo estudio, queda por demostrarse y forma parte de esta propuesta. Los objetivos de este proyecto están enfocados a profundizar en la función de MPK6 y explorar la participación de MKP1 en las vías de señalización de ABA y glutamato. Para cumplirlos, disponemos de una buena cantidad de recursos biológicos (mutantes, líneas marcadoras), estrategias experimentales (fosforilación en gel, interacción in vivo por complementación de fluorescencia) e infraestructura (microscopia confocal y de fluorescencia), que nos colocan en una posición muy competitiva, en el campo de las MAPKs vegetales, que son de interés de prestigiados grupos alrededor del mundo. Como productos se contemplan la graduación de uno o dos estudiante de licenciatura, la posible titulación de un estudiante de maestría, así como la graduación de un estudiante de doctorado quien ya participa en el proyecto. Los avances del proyecto se piensan presentar y discutir ante la comunidad científica nacional e internacional, en al menos seis congresos a lo largo de los tres años de su desarrollo. En cuanto a publicaciones, se esperan generar datos novedosos y suficientes para al menos dos artículos internacionales en revistas arbitradas de reconocido prestigio.

Este es un proyecto de investigación en ciencia básica, de manera que su principal contribución será la generación de conocimiento novedoso en el campo de estudio de la bioquímica y biología molecular de plantas. Este conocimiento deberá ser puesto a disposición de la comunidad científica a través de la publicación de resultados en artículos en revistas internacionales de prestigio, así como mediante la presentación de sus avances en reuniones académicas nacionales e internacionales. De manera paralela, también deberá contribuir a la formación de recursos humanos de alto nivel académico a través de la participación y graduación de estudiantes de licenciatura y postgrado. Al respecto, los objetivos del proyecto parecen adecuados para generar datos suficientes para la publicación de al menos dos artículos internacionales y garantizar la asistencia de los estudiantes y/o investigadores participantes a diferentes reuniones académicas. En el caso particular de estudiantes, es importante resaltar que su participación en congresos y simposios internacionales es una hecho que impacta favorablemente su formación académica. En cuanto a la formación de recursos humanos, en el proyecto participa actualmente un estudiante de doctorado, quien deberá de graduarse durante el tercer año del desarrollo del proyecto. Así mismo, la autorización del presupuesto solicitado permitirá la incorporación de un estudiante de licenciatura al inicio el proyecto y otro más en el transcurso del segundo año. Por el momento, se pretende que el primero que se incorpore se enfoque a la caracterización de los patrones de expresión y las respuestas a ABA de la cruza mpk6 x pABI4::GUS. Mientras que el segundo lo hará a la caracterización de los patrones de expresión y las respuestas a ABA de la cruza mkp1 x pABI4::GUS, que se pretende generar durante el primer año. Ambos estudiantes serán susceptibles de continuar participando en el proyecto como estudiantes de postgrado, pero también se pretende la rápida incorporación de un estudiante de maestría cuya tesis este enfocada al estudio de la participación de MPK6 y MKP1 en las respuestas a glutamato. En cuanto al planteamiento, conviene mencionar que la elucidación de la identidad y función de los componentes de las múltiples vías de transducción de señales que operan para establecer, coordinar y modular los programas de desarrollo, constituye uno de los retos principales de la investigación en biología en lo general y de la biología vegetal en lo particular. Los cada vez más numerosos resultados de investigaciones con enfoques a escala genómica, ha revelado que los mecanismos referidos incluyen la regulación transcripcional y postranscripcional, independiente, simultánea y secuencial de miles de genes. En este sentido, la valiosa información generada en dichas investigaciones, debe validarse experimentalmente para genes individuales y/o pequeños grupos de genes que por su naturaleza reguladora pueden ser considerados como importantes puntos de control de una vía de señalización particular. En este escenario, el presente proyecto, enfocado a la elucidación de la participación de una cascada de MAPKs en lo general y de la cinasa MPK6 y la fosfatasa MKP1 en lo particular, en las vías de señalización de ABA y glutamato, debe ser considerado con un alto potencial de hacer importantes contribuciones conceptuales al respecto. La función y participación de las enzimas bajo estudio en diferentes vías de señalización ya ha sido demostrada usando estrategias genéticas, bioquímicas y moleculares, como las consideradas en nuestra propuesta. Sin embargo, nuestro planteamiento es novedoso, por un lado ningún grupo de investigación tiene a sus disposición las cruza mpk6 x pABI4::GUS, que nos ha permitido asociar a esta cinasa en el control de la formación de raíces laterales mediada por ABA, (Fig. 5) y por otro la participación de una cascada de MAPKs en la vía de señalización de glutamato, apenas ha sido sugerida muy recientemente (9), por lo que no se conocen ninguno de sus componentes. De tal manera, el resultado preliminar (Figs. 6 y 7) en el que se basa nuestra propuesta, nos pone en una situación de privilegio para abordar este tema. Vale la pena resaltar que en el laboratorio actualmente disponemos de materiales biológicos, como mutantes, anticuerpos, líneas marcadoras, sondas moleculares, así como herramientas experimentales, como ensayos de fosforilación en gel y de complementación bifuncional de fluorescencia, y equipo, como microscopios confocal y fluorescencia, que aunados al grupo de trabajo y colaboradores, nos ponen en una buena posición para hacer contribuciones importantes en el competido campo de investigación sobre las MAP cinasas vegetales. Finalmente, al respecto de la calidad de nuestras posibles contribuciones, parece importante reiterar que la generación de publicaciones derivadas de los resultados de nuestra línea de investigación está apenas comenzando. Recientemente hemos sometido un artículo para su publicación en una de las mejores revistas de nuestro campo de estudio (Journal of Experimental Botany, con un factor de impacto promedio de 5.54), que si bien por el momento no ha sido aceptado, recibió comentarios muy favorables de los revisores (Documento Anexo: Comments Referrees) y se encuentra actualmente en la segunda ronda de revisión.