Resumen
La homeostasis de iones es un proceso dinámico básico para los organismos vivos. Los procesos bioquímicos esenciales requieren la
presencia de diferentes iones metálicos, pero la acumulación de estos elementos puede resultar tóxica. Para resolver esta cuestión los
organismos vivos han desarrollado sistemas para adquirir y almacenar estos elementos y complejos mecanismos para mantener la
homeostasis independientemente de los cambios ambientales y evitar la toxicidad. En levaduras y plantas el potasio es un catión
monovalente clave en múltiples aspectos del crecimiento celular y la supervivencia, por ejemplo para compensar las cargas negativas de
las macromoléculas producidas por el metabolismo, mantener la electroneutralidad, la turgencia y el volumen celular, para la actividad
enzimática, la síntesis de proteínas, y para el mantenimiento del potencial de membrana y el pH intracelular. El reto de este proyecto es
generar nuevos conocimientos sobre la regulación de los transportadores de potasio en plantas y levadura que puedan aplicarse en el
futuro a abordajes biotecnológicos destinados a mejorar la tolerancia de las plantas a la sequía y el rendimiento industrial de la levadura.
En plantas, además de las funciones a nivel celular el potasio juega un papel clave a nivel de planta entera, ya que está involucrado en
procesos tan importantes como la apertura de estomas que controla la pérdida de agua por transpiración y la desecación de la planta. Los
canales del tipo rectificador de entrada (Kin) son responsables de la entrada de potasio en las células oclusivas y juegan un papel clave
en la apertura de los estomas. Los canales KAT1, y su homologo KAT2, determinan la entrada de potasio en las células oclusivas. El
primer objetivo de este proyecto es caracterizar las 14 proteínas de Arabidopsis thaliana que interaccionan con KAT1 que ya hemos
identificado gracias a un rastreo de interacción proteína-proteína Split-ubiquitina. En este proyecto realizaremos varios abordajes
bioquímicos y genéticos para confirmar las interacciones y el efecto funcional sobre KAT1 de estos candidatos en planta. La identificación
de reguladores fisiológicamente relevantes de los canales de K+ ayudará en el diseño de enfoques que puedan mejorar tanto la tolerancia
a la sequía o salinidad, como la susceptibilidad a patógenos, ya que estos poros son responsables de la absorción de CO2, la pérdida de
agua por transpiración y son el punto de entrada de ciertos patógenos.
En el segundo objetivo, vamos a aplicar este mismo abordaje de rastreo de Split-ubiquitina al transportador de potasio de alta afinidad de
la levadura, Trk1. La regulación de este transportador es crucial para la toma de nutrientes y, recientemente, se ha descubierto un efecto
directo del potasio y del pH tanto externo como interno en la tolerancia al etanol en condiciones relevantes para la producción industrial de
bioetanol. Además, varios estudios indican claramente que las proteínas implicadas en la determinación y el mantenimiento del potencial
de la membrana plasmática a través de la modulación de la homeostasis de potasio son dianas potenciales de tratamientos antifúngicos,
por lo que el conocimiento de estas proteínas podría servir de ayuda para combatir enfermedades como la candidiasis. Por lo tanto la
identificación de proteínas que regulen la actividad de este transportador de potasio nos proporcionará aplicaciones potenciales tanto en
contextos industriales como médicos.
