Este proyecto pretende contribuir a responder la pregunta : ¿Cómo se controla la defensa y la muerte celular durante la simbiosis entre Phaseolus vulgaris y su simbionte Rhizobium (tropici o etli). Para lograr contestar esta pregunta hemos abordado el problema desde varios puntos de vista: Proponemos demostrar que la autofagia es esencial para el establecimiento y desarrollo del nódulo simbiótico. ¿Por qué? Los bacteroides (forma intracelular) de convierten en "esclavos simbióticos", es decir son auxótrofos de leucina y la planta debe proveer leucina al bacteroide producto de la degradación de proteínas, dado que la síntesis de este amino ácido no se ve incrementada en el nódulo. En este punto es importante considerar que además de la autofagia, la degradación de proteínas vía el proteosoma y la respuesta de proteínas no plegadas (Unfolded Protein Response) pueden ser importantes para sostener la viabilidad de los rizobia en estado intracelular (bacteroides). La hipótesis de que la autofagia es esencial para el establecimiento y desarrollo del nódulo simbiótico está basada en resultados preliminares donde encontramos que las raíces inoculadas con Rhizobium, que expresan un RNAi contra PI3K, tienen abortados el 95% de los hilos de infección, hay nódulos pero quedan sin bacteroides. La PI3K es una cinasa clave en el control de la autofagia y esta parece ser muy importante para las etapas tempranas. Asimismo, proponemos que en los nódulos maduros, la autofagia provee de amino ácidos, en especial leucina a los bacteroides a través de incrementar la autofagia pero de manera controlada. Finalmene, una vez que la fijación de nitrógeno declina, la autofagia también induce la senescencia ya que los nódulos no terminan su ciclo en un proceso necrótico sino con una muerte "suave" y controlada donde la gran mayoría de los bacteroides no pierden viabilidad (50%). _x000D_ En este proyecto propones estudiar de forma funcional y molecular al gen BI de P. vulgaris, un regulador negativo de la muerte celular, durante la ontogenia de los nódulos simbióticos, en raíces y nódulos silvestres y mutantes (raíces transgénicas inoculadas con Rhizobium, con ganancia y pérdida de función del gene BI1. Este es el tema central de la tesis de doctorado en Ciencias Bioquímicas de Aljandrina Hernández, alumna participante en el proyecto. Además, participan en el proyecto dos estudiantes de doctorado y uno de maestría. Alejandra Zayas, estudiante de doctorado, evalúa la respuesta al estrés del retículo endoplásmico por proteína mal dobladas o UPR (Unfolded Protein Response) ya que este estrés induce autofagia. Finalmente Claudia Dorantes, estudiante de doctorado, estudia la cinasa PI3K y sus ligandos y su papel en el tráfico vesicular y la muerte por autofagia. Mauricio Díaz (maestría), estudia la expresión de genes marcadores de autofagia, UPR, proteosoma y muerte vacuolar en nódulos silvestres y silenciados de PI3K y BI. Además de los cuatro estudiantes mencionados participan tres Técnicos Titulares y mi colaboradora de muchos años Carmen Quinto. _x000D_ _x000D_

Este proyecto contribuirá a entender cómo se controla la defensa y la muerte celular durante la simbiosis entre Phaseolus vulgaris y su simbionte Rhizobium tropici. _x000D_ O dicho de otra manera: Por qué la bacteria simbionte del frijol no dispara la muerte celular que acompaña normalmente a la respuesta inmune innata para constreñir la infección? _x000D_ Un nódulo maduro puede llegar a tener hasta 10 a la 10 bacteroides, asimismo, se ha descrito que en el sistema Sinorhizobium meliloti-Medicago truncatula los bacterioides se convierten en “esclavos simbióticos” al reprimir la vía de biosíntesis de leucina de la bacteria (Prell et al., 2009). En el laboratorio tenemos la hipótesis de que la autofagia es esencial para el establecimiento y desarrollo del nódulo simbiótico (eg. a través de proveer leucina al bacteroide producto de la degradación de proteínas). Además, proponemos que una vez que la fijación de nitrógeno declina, la autofagia también induce la senescencia ya que los nódulos no terminan su ciclo en un proceso necrótico sino con una muerte "suave" y controlada. _x000D_ _x000D_ Para lo cual estudiaremos la regulación molecular del gen BI de P. vulgaris, un regulador negativo de la muerte celular, durante la ontogenia de los nódulos simbióticos, en raíces y nódulos silvestres y mutantes (raíces transgénicas inoculadas con Rhizobium, con ganancia y pérdida de función del gene BI1. _x000D_ _x000D_ En este proyecto tiene un compromiso fuerte en la formación de recursos humanos ya que participan un estudiante de maestría y tres de doctorado. Al menos el estudiante de maestría y uno del doctorado deberán obtener el grado durante el desarrollo de este proyecto. _x000D_ _x000D_ Se realizarán varias presentaciones en congresos nacionales e internacionales_x000D_ _x000D_ Se publicarán al menos dos artículos en revistas internacionales indizadas y con un in dice de impacto igual o superior a 4.