El proteoma de un organismo está regulado por la transcripción, procesamiento post-transcripcional y traducción de los mRNA sintetizados, así como por la dinámica de transporte, modificaciones post-traduccionales y degradación de las proteínas sintetizadas. Un enlace tangible entre el procesamiento post-transcripcional de un RNA mensajero (mRNA), su traducción y eventos post-traduccionales de la proteína es el complejo eIF4F que une la estructura CAP (m7GpppN) presente en el extremo 5’ del mRNA. Dentro de este complejo, el factor de inicio de la traducción eIF4E reconoce directamente al CAP y recluta a eIF4G que sirve como puente de anclaje para otros factores de traducción y el ribosoma. En maíz, se han descrito dos complejos de unión a CAP, eIF4F y eIF(iso)4F, los cuales presentan diferente composición y actividad durante la germinación. Al caracterizar estos complejos en el eje embrionario a 0 y 24 h de imbibición, se encontraron proteínas diferenciales entre estos estados. En particular, una proteína inducida por estrés, Hsp101, y una proteína involucrada en la maquinaria de silenciamiento post-transcripcional por RNA interferente (RNAi), LEAFBLADELESS 1 (Lbl1), co-eluían con los complejos de 0 h pero no con los de 24 h. Estas proteínas no habían sido reportadas previamente para complejos traduccionales. En el proyecto anterior IN204309, se estudió el proteoma de mutantes nulas para Hsp101 para conocer su función en la traducción bajo condiciones normales de desarrollo y germinación. Se encontró que Hsp101 es requerida para estabilizar algunas proteínas que se acumulan durante el proceso de maduración y secado de la semilla de maíz y su ausencia se ve contrarrestada por la disminución de algunos factores de traducción y por el incremento de otras chaperonas, así como de proteínas que participan el mecanismo de vigilancia de proteínas mal plegadas. Hsp101 fue encontrada en complejos de inicio de la traducción al inicio de la germinación, pero no a las 24 h de imbibición sugiriendo un rol de esta proteína a nivel de la traducción de mRNAs en etapas tempranas de la imbibición. _x000D_ En el presente proyecto planteamos profundizar en el papel de Hsp101 durante la germinación de maíz, mediante la disección de su función como estabilizador de proteínas a nivel de diferentes tejidos del eje embrionario de maíz y como regulador traduccional en complejos de unión a CAP a tiempos tempranos de la imbibición de la semilla. Por otra parte, se analizará la interacción de Lbl1 con proteínas en los complejos de unión a CAP y se determinará si su presencia en estos complejos constituye un punto de intercomunicación entre la regulación por silenciamiento post-transcripcional de RNA y la regulación traduccional en plantas. Lbl1 está involucrada en el silenciamiento por ciertos tipos de RNA pequeños llamados trans-acting RNAs (ta-siRNAs) y es necesaria para el establecimiento del patrón dorso-ventral de hojas de maíz durante el desarrollo. Hasta el momento no se ha reportado su relación con la regulación a nivel traduccional, por lo que el estudio planteado en este proyecto es sumamente novedoso.

Este proyecto generará conocimiento importante a nivel bioquímico, molecular y fisiológico sobre mecanismos de regulación novedosos para la expresión genética. El modelo utilizado, serán procesos desarrollo como la embriogénesis y germinación de maíz, un cultivo de alta importancia agronómica para el país de México. Es justamente en este tipo de procesos donde la regulación de la expresión genética a nivel de mRNAs específicos cobra gran importancia para la planta porque su propósito es garantizar un establecimiento exitoso para la descendencia. Trabajos previos de nuestro grupo han revelado que los complejos de unión al 5' CAP de los mRNA son un componente clave para la síntesis de proteínas selectiva en la germinación de maíz. La composición de estos complejos varía desde la embriogénesis hasta la semilla germinada, sugiriendo que las proteínas que interaccionan con los factores de traducción podrían ser las responsables de una traducción selectiva._x000D_ _x000D_ El planteamiento de este proyecto involucra el análisis funcional de dos proteínas cuya presencia en los complejos de unión a CAP es novedosa. La proteína Hsp101 ha sido ampliamente estudiada como chaperona en la respuesta a estrés por calor y se sabe que también puede actuar como regulador traduccional. Curiosamente esta y otras chaperonas se acumulan durante la embriogénesis y se mantienen durante la germinación sin que la semilla se encuentre bajo estrés, conduciendo a numerosas hipótesis sobre su función que no han sido aún esclarecidas. En este sentido, el proyecto que planteamos pretende contribuir al esclarecimiento de algunas de las funciones de Hsp101 durante la germinación de las semillas de maíz._x000D_ _x000D_ La otra proteína que estudiaremos como parte de los complejos de unión a CAP es Lbl1, hasta ahora conocida como responsable del establecimiento del patrón dorso-ventral de las hojas de maíz durante el desarrollo y homóloga a proteínas que participan en el silenciamiento post-transcripcional por RNAs pequeños. El hecho de encontrar a esta proteína como parte de los complejos de unión a CAP, plantea una línea de investigación sumamente relevante ya que en plantas no se conocen las bases moleculares de la relación entre las maquinarias de silenciamiento por RNAs pequeños y traduccional, mismas que han sido ampliamente establecidas para los animales. Con esta parte del proyecto se pretende encontrar la relación entre RNAs pequeños y regulación traduccional analizando la interacción de Lbl1 con componentes específicos de los complejos de unión a CAP y profundizar en la regulación por RNAs pequeños en embriogénesis de maíz. Dado que existen pocos datos sobre la biogénesis de estas moléculas en este proceso del desarrollo, especialmente para maíz, hemos generado bases de datos mediante secuenciación masiva en paralelo que serán analizadas para seleccionar los RNAs pequeños con los que trabajaremos. Estas bases de datos también podrían ser de utilidad para nuevas líneas de investigación dentro del grupo, así como para otros grupos de investigación cuyo modelo de trabajo es la embriogénesis de maíz. _x000D_ _x000D_ Finalmente, dentro de este proyecto se formarán dos doctores y un maestro en ciencias, así como dos estudiantes de licenciatura. Los resultados obtenidos serán publicados como dos artículos en revistas internacionales arbitradas de alto impacto y serán presentados en al menos dos Congresos Nacionales y dos Internacionales._x000D_