Análisis funcional de un microRNA de leguminosas, miR2119 en respuesta a déficit hídrico.

Las plantas son organismos sesiles que estan sometidos a diferentes tipos de estres ambiental tales como la sequia, alta salinidad y bajas temperaturas, los cuales provocan un deficit hidrico que afecta el crecimiento, el desarrollo y la produccion de  semillas. Los microRNAs (miRNAs) son pequenas moleculas de RNA (20-24nt) que participan en diferentes procesos como diferenciacion celular, desarrollo, respuesta a estres y cambios ambientales. Los miRNAs se unen de manera complementaria a su mRNA blanco lo que conlleva a su corte o a la inhibicion de su traduccion. En Arabidopsis thaliana , se ha demostrado que algunos miRNAs participan en la adaptacion ante el deficit hidrico, sin embargo, se conoce poco al respecto en otras plantas. En el laboratorio estudiamos el estres hidrico utilizando como modelo al frijol por ser una planta de interes agricola en el pais. Con el objetivo de estudiar el papel que tienen los miRNAs en la adaptacion a las condiciones de sequia en el frijol, se identifico un nuevo miRNA llamado miR2119. Se realizo una busqueda en las bases de datos de secuencias expresadas (ESTs), la cual nos permitio encontrar ESTs homologos en leguminosas que contienen a la secuencia de miR2119, tales como Glycine max , Medicago truncatula, Lotus japonicus , Pisum sativum , Arachis hypogaea y Acacia cochliacantha .  Ademas, se caracterizo la expresion de miR2119 en respuesta a sequia mediante el analisis tipo Northern Blot. Los resultados obtenidos indicaron que la acumulacion de miR2119 es mayor conforme aumenta la duracion del tratamiento por sequia, tanto en hoja como raiz, esto nos sugiere que miR2119 debe estar regulado por deficit hidrico. Sorpresivamente dentro de nuestro analisis de secuencia encontramos que a una distancia cercana de miR2119 se encuentra otro miRNA llamado miR398a. Se comprobo a partir de RT-PCR que estos dos miRNAs estan codificados en un mismo precursor policistronico y regulan diferentes mRNAs blancos. Utilizando herramientas bioinformaticas encontramos que el mejor candidato para el mRNA blanco de miR2119 es mRNA de alcohol deshidrogenasa ( ADH1 ), el cual fue validado experimentalmente mediante el ensayo 5’RACE.  Nuestros resultados indican que miR2119 es un miRNA especifico de leguminosas que se acumula en sequia y podria estar involucrado en la respuesta adaptativa al estres hidrico. Motivos Los avances en los ultimos anos de las nuevas tecnologias de secuenciacion han llevado a la identificacion de nuevos miRNAs en plantas modelo como Arabidopsis, arroz, etc. Recientemente se realizo la identificacion de nuevos miRNAs en Phaseolus vulgaris (frijol) mediante el metodo tradicional de construccion de bibliotecas por clonacion de RNA pequenos (Arenas-Huertero et al). En el laboratorio de la Dra. Covarrubias se cuenta con la construccion y el analisis de las bibliotecas de RNA pequenos utilizando secuenciacion masiva (solexa), se han identificado numerosas familias de miRNAs conservados que comparte frijol con otras especies y aquellos miRNAs nuevos (Pelaez et al, sometido). Sin embargo, la falta de genoma de frijol ha limitado nuestro analisis teniendo tan solo un pequeno enriquecimiento de los resultados que nos arroja solexa. Ademas para estudiar la funcion regulatoria de miRNAs es importante conocer los mRNAs blancos al cual estan regulando. Por ello, en colaboracion con la Universidad Estatal de Oklahoma se llevo a cabo la construccion del degradoma (utilizacion de secuenciacion masiva para identificar mRNA blancos), el cual es analisis complementario a la identificacion de miRNAs. La caracterizacion del degradoma nos permitira conocer los mRNA blanco que estan siendo regulados por miRNAs, en particular aquellos que son importantes para cierta condicion de interes, en nuestro caso, resistencia a estres. Actualmente en CINVESTAV Irapuato se lleva a cabo la secuenciacion del genoma de frijol, la cual se encuentra en el proceso de ensamblado y anotacion. Entonces una vez que se encuentre disponible el genoma, nuestro interes sera utilizar herramientas bioinformaticas eficientemente para tener una mejor comprension e integracion del conocimiento que se tiene hasta hoy de los miRNAs a nivel global. Por lo tanto, es de mi interes tomar el taller de bioinformatica para tener un mejor desarrollo, desempeno academico y mejor aprovechamiento de los conocimientos que estan a nuestro alcance. Referencias Arenas-Huertero, C., Perez, B., Rabanal, F., Blanco-Melo, D., De la Rosa, C., Estrada-Navarrete, G., Sanchez, F., Covarrubias, A.A., and Reyes, J.L. (2009). Conserved and novel miRNAs in the legume Phaseolus vulgaris in response to stress. Plant Mol Biol 70 , 385-401. Pablo Pelaez, Minerva S Trejo, Luis P Iniguez, Georgina Estrada-Navarrete, Alejandra A Covarrubias, Jose L Reyes and Federico Sanchez. Identification and characterization of microRNAs in Phaseolus vulgaris by high-throughput sequencing. (Sometido).