presentacion congreso simbiosis 2012 dr. lightbourn
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Dr. Luis Alberto Lightbourn Rojas
DIRECTORDIVISION DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIA
DE CONOCIMIENTOBIOTEKSA, S.A. DE C.V.
Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas RENIECYT 14541
Proteínas
Metabolismo de Plantas
Carbohidratos
Lípidos
Terpenos
Compuestos fenólicos
Glucósidos
Ávalos y Pérez-Urria, 2009
Nutrición en Agricultura ProtegidaEl estado nutrimental del cultivo, debe ser óptima para alcanzar máximos rendimientos
Kamara, 2001
Se logra mediante la formulación y aplicación de un plan nutrimental
Comprensión de la acción de los estímulos
ambientales y su conversión en energía
metabólica
Dilucidar la acción de metabolitos
primarios y secundarios
•Grupo de proteínasSe encuentran asociadas a membrana
•EstructuralmenteConstituídas por las subunidades α, β y γ
• Función Participan en la transducción de señales
Kato et al., 2004
Proteínas G Heterotriméricas
ActivaciónIntercambio de GDP por GTP
1 Disociación
La subunidad α se desensambla de β y γ
23
AcciónActivación de moléculas efectoras
4
InactivaciónHidrólisis de GTP a GDP
Anderson y Botella, 2007
Mecanismo de Acción
Respuesta a Estrés • Hídrico• Salino• Térmico
Respuesta a Hormonas
• Auxinas• Giberelinas• Ácido Absícico
Eventos de Desarrollo
• Formación de raíces• Elongación del hipocótilo
Diversas• Activación de Canales• Respuesta a Patógenos• Respuesta a la Luz
Funciones
Perfus et al., 2004
Herramientas de Estudio
1
Proteómica
Perfil diferencial de proteínas
2
Glicómica
Estado nutricional de la
planta
3
Metabolómica
Predicción de estrés
Modelo Bioquímico Lightbourn / Ingeniería Metabólica Lightbourn
Proteómico Conjunto de proteínas expresadas por los organismos en ciertas condiciones
DModificaciones
Postraduccionales C Interacción
Proteína-ProteínaBNiveles de Expresión A
Utiliza Técnicas Bioquímicas
Proteómica
Nuez et al., 2002; Pandey y Mann, 2000; Pennington y Dunn, 2000
Glicómica
Señalización • Marcadores
Moleculares
Adhesión• Interacción Célula-Célula
Estructurales• Forman parte de la
Estructura Celular
Reconocimiento • Identificación de
Moléculas
Los carbohidratos participan en diversos procesos biológicos:
Geyer y Geyer, 2006
Antocianinas
Estructura• Polifenol formado por la
combinación de un antocianidina y un azúcar
A
BFunción• Coloración y protección
ante el estrés lumínico y depredadores
CImportancia • Actúan como antioxidantes al
prevenir la formación de radicales libres y muerte celular
Ávalos y Pérez-Urria, 2009
O
R1
OH
R2
O
OH
OH
OOH
OH
OH
OH
B
1
Presión
Temperatura
Agentes biológicos
Presión osmótica
Salinidad
2
Alteraciones de proteómicas y
glicómica en cada condición variable
3
El análisis genera una visión global de:
• La función• Interacción • Localización
de las proteínas y glicanos durante distintos procesos
Görg et al., 2004; Nuez et al., 2002
Análisis Integral
DIFUSIÓN
ELASTICIDAD
PERMEABILIDAD
BIOFÍSICO QUÍMICO
CÉLULAS Y
DIFUSIÓN
ESTRUCTURA
FOTOQUÍMICA DE
FOTOSÍNTESIS
AGUALUZ
TEMPERATURA Y ENERGÍA
FLUJO CUÁNTICO
FLUJO CUÁNTICOBIOFÍSICO-QUÍMICA
DEEXITACIÓN
TAUTROCRONÍADEL RAYO
LUMINOSO
TRANSPORTE
FLUJOS CUÁNTICOS
SOLUTOS
CONTINUUM
BIOINFORMÁTICA
BIOENERGÉTICA
PLANTA Y FLUJOS
CONTROL EN FORMACIÓN DE BIOMASA
TENSIÓN SUPERFICIAL
CAPILARIDADDICROÍSMOCIRCULAR
POTENCIAL FISICOQUIMICO
FOTOISOMERIZACIÓN
COMPLEJIDAD
PROTEÍNAS G
ANTOCIANINICAPREDICTIVA
GLICÓMICAPROTEÓMICAFUNCIONALES
QUÍMICACUÁNTICA
SUELOPLANTAAGUA
ATMÓSFERA
BIOLOGÍAMOLECULAR
FÍSICACUÁNTICAPIGMENTOS
FLUJOSCUÁNTICOS
RADIACIÓN
CONDUCTANCIAS
REDOX
ARQUITECTURA CELULARARQUITECTURA MOLECULAR
TRANSCRIPTOMA
PROTEOMA
GENOMA
METABOLOMA
SECRETOMA
TOPOLOGÍATRIBOLOGÍA
TERMODINÁMICA
EXISTENCIA RECURRENCIA TRANCIENCIA
CONDUCCIÓN Y CONVECCIÓN
FOTOFOSFORILACIÓN
BALANCES
CALOR LATENTE
EFICIENCIA
RESISTENCIAS
TRANSPIRACIÓN
COEFICIENTE DE DIFUSIÓN DE EDDY (DIFUSIÓN TURBULENTA)
SISTEMAS DE RELACIÓN
AGUA
SUELO
PLANTA
ATMÓSFERA
NADP
ATP
QUIMIOSMOSIS
GOLGI + RE
ENERGÍA DE GIBBS
MITOCONDRIACLOROPLASTO
FLUJOS CUÁNTICOS
BIOMÉTRICAHOMOLÓGICA NANONOLOGÍA
BNF/MBL
FEMTOLOGÍASIMÉTRICA
CO-HOMOLÓGICA
SCIENCE DRIVEN: INSTITUTO LIGHTBOURN
DE BIONANOFEMTO FISIOLOGÍA VEGETAL
DISRUPTIVA
Proteínas G
Su relación con
Potenciales de MembranaH+
Cationes divalentes
ATPNucleótidos
cíclicos
Correlacionando la formación de biomasa
Secuenciando
Valorando
TermodinámicaGlicobiología
MBL
Toma de Nutrientes en Canales de K+, Ca++, Ni++, Fe++,Cu++, Na++, Co++, Zn++, Mn++
Formación, estructura y fisiología de los canales iónicos
Darle al productor herramientas de medición física que pueda indicarle el manejo de la planta de forma precisa
en en
Haciendo más eficiente, eficaz y rentable el manejo del cultivo
Dado que un elemento externo puede acceder a los receptores celulares asociados, estimulándolos para
desencadenar reacciones por parte de la célula
BNF
Señalización celular
AminoácidosPurinas
HormonasGravedad
Diferentes estreses Elongaciones
Movimientos trópicos
Relacionados directamente con
para
con Factores ambientales
CIAD+BIOTEKSA+COLECH
Nutrición BNF+MBL
Identificando
Bloqueadores como Ca++, Mg++, Zn++
PROBLEMA Poco o casi nulo control sobre la formación de biomasa Por lo cual DEBEMOS
Generar un sistema de Metrologías y Biometrías práctico que permita al productor servirse del MBL*BNF en forma eficiente, eficaz y rentable
Precisando
ROS
Perspectivas
• Servicios Proteómicos y Glicómicos
• Bioteksa Research Team (BRT)
20132010-2011 20122008
PRESENTEPASADO FUTURO
• Proyecto de Investigación de Ciencia Básica• Instituto
Lightbourn
• Caracterización de Proteínas G• Instituto
Lightbourn
In vivo
LOTES ORIENTE-NORTE ORIENTE-SUR PONIETE-NORTE PONIENTE-SUR LATITUD LONGITUD LATITUD LONGITUD LATITUD LONGITUD LATITUD LONGITUD
CLOUTHIER 1 24°34´53" 107°31´47" 24°35´24" 107°31´48° 23°34´52" 107°31´59" 24°35´23" 107°31´58"CLOUTHIER 2 24°35´08" 107°31´36" 24°34´52" 107°31´35" 24°35´23" 107°31´58" 24°34´52" 107°31´59"
PARALELO 24°35´23" 107°30´54" 24°34´53" 107°31´01" 24°35´23" 107°31´24" 24°34´53" 107°31´24"CHORIZO V19 Y 20 24°34´54" 107°30´41" 24°34´53" 107°30´41" 24°35´03" 107°30´56" 24°34´53" 107°31´01"
LOTE 1 T.LUPE 24°35´24" 107°30´32" 24°35´11" 107°30´32" 24°35´24" 107°30´45" 24°35´11" 107°30´49"LOTE 4 T.LUPE 24°35´10" 107°30´23" 24°34´54" 107°30´23" 24°35´10" 107°30´15" 24°34´55" 107°30´22"
MALLA 1 T.LUPE 24°35´24" 107°30´32" 24°35´17" 107°30´32" 24°35´24" 107°30´15" 24°35´17" 107°30´15"MALLA 2 T.LUPE 24°35´17" 107°30´32" 34°35´11" 107°30´32" 24°35´17" 107°30´15" 24°35´11" 107°30´15"MALLA 3 T.LUPE 24°35´10" 107°30´37" 24°35´00" 107°30´36" 24°35´11" 107°30´24" 24°35´00" 107°30´23"MALLA 4 T.LUPE 24°35´10" 107°30´49" 24°35´00" 107°30´48" 24°35´10 107°30´37" 24°35´00" 107°30´36"MALLA 5 T.LUPE 24°35´00" 107°30´36" 24°34´53" 107°30´36" 24°35´00" 107°30´23" 24°34´54" 107°30´23"MALLA 6 T.LUPE 24°35´00" 107°30´47" 24°34´56" 107°30´43" 24°35´00" 107°30´36" 24°34´53" 107°30´36"MALLA 1 KOREA 24°35´38" 107°30´13" 24°35´26" 107°30´13" 24°35´38" 107°30´00" 24°35´26" 107°30´00"MALLA 2 KOREA 24°35´38" 107°30´00" 24°35´26" 107°30´00" 24°35´38" 107°29´46" 24°35´26" 107°29´47"LOTE 2 KOREA 24°35´57" 107°30´13" 24°35´39" 107°30´13" 24°35´54" 107°29´54" 24°35´39" 107°29´46"
MALLA 1 GARZA 24°36´14" 107°28´40" 24°36´05" 107°28´40" 24°35´14" 107°28´27" 24°36´05" 107°28´27"MALLA 2 GARZA 24°36´14" 107°28´52" 24°36´05" 107°28´53" 24°35´14" 107°28´40" 24°36´05" 107°28´40"MALLA 3 GARZA 24°36´04" 107°28´40" 24°35´59" 107°28´40" 24°36´04" 107°28´27" 24°35´58" 107°28´27"MALLA 4 GARZA 24°26´03" 107°28´52" 24°35´59" 107°28´53" 24°36´04" 107°28´40" 24°35´59" 107°28´40"
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOTES Y MALLAS PARALELO 38
Análisis Glicómico y Proteómico in vitro
Toma de Muestra
Maceración de Tejido Obtención de Savia
Extracción de Proteínas
Extracción de Proteínas
Extracción de Carbohidratos
Cromatografía Enzimático
Espectrofotométrico
Electroforesis 1-D y 2-D Western blot
Espectrometría MS/MS
Extracción de antocianinas y antocianidinas
Hidrólisis de antocianinas Determinación de
azúcares
Análisis de Antocianinas Pimiento Morrón
Extracción de Antocianinas y Antocianidinas
Hidrólisis de Antocianinas Determinación de
Azúcares
Purificación de Antocianinas y Antocianidinas
Análisis por HPLC de Antocianinas y Antocianidinas
Irradiación con Luz Ultravioleta
Análisis de ProteínasObjetivo: Determinar el perfil proteíco e identificar proteínas G en solanáceas
1D SDS-PAGE de Proteínas de Savia de Chile
50
37
25
75100150250
MPM 1 2
Floración
50
37
25
75
MPM 1 2
100150250
Fructificación
50
37
25
75
100
150250
MPM 1 2
Producción
MPM 1 2
50
37
25
75100150250
50
37
25
75100150
20
250MPM 1 2
15
Floración
50
37
25
75100150250
MPM 1 2Fructificación Producción
1D SDS-PAGE de Proteínas de Tejido de Chile
1, Proteínas de savia.2 y 3, Proteínas de peciolo de chile
1 MPM 2 3
250 kDa100 kDa75 kDa
50 kDa
37 kDa
25 kDa
20 kDa
Inmunodetección de Proteínas G en Plantas de Chile
50
37
25
75100150
20
250MPM 1 2 3 4
SAVIATEJIDO
Proteína de tejido de chile de peso aproximado de 45 kDa, peso similar al reportado por Nyhus (2000) de 44.9 kDa para la subunidad α de proteína G heterotrimérica de tomate (TGα1)
50
37
25
75100
20
250MPM
15
pI 3 pI 10
10
5037
25
75100
20
250MPM
15
pI 3 pI 10
10
(45 kDa/6.9 pI)
(32 kDa/5.8 pI)
(25 kDa/5.8 pI)
(23 kDa/6.0 pI)
Gel 2-D Western blot
2D SDS-PAGE e Inmunodetección de Proteínas G en Plantas de Chile
TEJIDO
50
37
25
75100150
20
250
15
1 2 3 4MPM 5 6 7 8Proteínas diferenciales en tejido y savia de tomate
Peso aproximado al reportado por Nyhus (2000) de 44.9 kDa para la subunidad α de proteína G heterotrimérica de tomate (TGα1)
SAVIATEJIDO
1D SDS-PAGE de Proteínas de Tomate
50
37
25
75100150
20
250
15
MPM pI 4 pI 7
(15.4 kDa/6.5pI) (15.4 kDa/6.7pI)
(23 kDa/5.9pI)
(29 kDa/5.9pI) (29 kDa/6.0pI)
(28 kDa/6.8pI)
50
37
25
75100150
20
250
15
MPM pI 3 pI 10
(45 kDa/5.0pI)
(11 kDa/5.0pI)(10.1 kDa/6.4pI)
(15.4 kDa/6.5pI) (15.4 kDa/6.7pI)
10
SAVIATEJIDO
Proteína de savia de tomate de peso aproximado de 45 kDa, peso similar al reportado por Nyhus (2000) de 44.9 kDa para la subunidad α de proteína G heterotrimérica de tomate (TGα1).
2D SDS-PAGE de Proteínas de Tomate
MPM, Marcador de peso molecular; 1, proteínas de savia de chile al después de su trasplante en mallas; 2, Floración; 3, Fructificación; 4, Fructificación/Producción; 5, Producción;
1D SDS-PAGE e Inmunodetección de Proteínas de Savia de Chile
MPM 1 2 3 4 5
100 75
50
37
25
20
15 10
MPM 1 2 3 4 5
100 75
50
37
25
20
15 10
Gel 1-D Western blot
Análisis de CarbohidratosObjetivo: Desarrollar y estandarizar metodologías adecuadas para el análisis de carbohidratos presentes en savia.
Correlacionar los perfiles de carbohidratos con el estado nutricional de la planta
AntocianinasObjetivo: Implementar metodologías para la determinación de antocianinas en plantas, para utilizarlas como agentes predictores
Se observó pigmentación púrpura en plantas de pimiento morrón, y se encontró que esta pigmentación no solo se muestra en los frutos, si no también en los nudos de las plantas.
Por lo que, puede existir una correlación entre la aparición de la pigmentación de los nudos y la de los frutos.
Antocianinas
Tratamiento UV-A, UV-B y UV-CEvaluar el efecto de radiación ultravioleta sobre la inducción de antocianinas en pimiento morrón
Orientación en Invernadero
Radiación UV-A + UV-B (μW/cm2)
Radiación UV-C(μW/cm2)
Norte 250 18.9
Sur 845 60.5
Este 409 19.7
Oeste 455 35.2
Tratamiento UV-A, UV-B y UV-C
Tratamiento Necrosis en Hojas (%)
Perdida de Hojas (%)
UV-C 2-1 56.86 13.56
UV-C 2-2 62.26 10.17
UV-C 2-3 42.11 1.72
Dra. Josefina León Félix
Dra. Adriana Sañudo Barajas
Dra. María Dolores Muy
Dr. José Basilio Heredia
MC. Rosabel Vélez de la Rocha
IBQ. Rubén Gerardo de León Chan
Biol. Gisela Jareth Lino López
MC. Talia Fernanda Martínez Bastidas
MC. Luis Alfonso Amarillas Bueno
Bioteksa Research Team (BRT)