Pantoja Ayala, Omar Homero
omar@ibt.unam.mx
Inició su carrera profesional en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional, donde obtuvo el título de Biólogo en 1982. Después de trabajar por un año con los Drs. Jesús Alanís y Carlos Argüello en la Unidad de Electrofisiología Arturo Rosenblueth, obtuvo una beca del CONACyT para realizar el doctorado en la Universidad de Stirling, Escocia bajo la supervisión del Dr. Colin M. Willmer. Durante este periodo trabajó sobre la caracterización de las propiedades electrofisiológicas de las células guardia de los estomas, obteniendo el grado de doctor en 1988. Gracias a un entrenamiento en la técnica de “patchclamp” que realizó durante el doctorado, pudo continuar con su preparación al obtener una posición posdoctoral en el grupo de los Drs. Jack Dainty y Eduardo Blumwald en la Universidad de Toronto, Canada para trabajar sobre el estudio de los canales iónicos presentes en la membrana vacuolar (tonoplasto) de células vegetales. Empleando cultivo de células en suspensión de la remolacha y vacuolas aisladas de éstas en combinación con la técnica de “pacth-clamp”, demostramos la presencia de varios tipos de canales iónicos en el tonoplasto, los tipos SV, FV y Vmal, los dos primero selectivos a cationes y a ácidos orgánicos; el último Vmal fue el primer canal iónico permeable a un ion orgánico que se describió en la literatura. Este canal permite la acumulación de ácidos diy tricarboxilicos (malato, fumarato, citrato, etc.) dentro de la vacuola de células vegetales y juega un papel central en la regulación osmótica y de pH celular. Después de tres años y medio de disfrutar los inviernos fríos de Toronto, en febrero de 1991 regresó al Reino Unido para realizar su segundo posdoctoral en el grupo del Dr. Andrew Smith en el Department of Plant Sciences de la Universidad de Oxford, en donde trabajó sobre la regulación de los canales Vmal demostrando que estos son independientes del nivel de calcio citoplásmico, pero que son regulados por pH, mostrando una actividad menor a pH ácido. Finalmente, se incorporó al Instituto de Biotecnología en septiembre de 1994 y continua su investigación sobre la absorción de nutrientes y los mecanismos de transporte de solutos involucrados en la tolerancia a la salinidad en plantas.
En el grupo nos enfocamos al estudio de los mecanismos de transporte iónico y de agua en células vegetales. En los últimos años nos hemos enfocado a la caracterización de las propiedades de transportadores de cationes tipo NHX, CAX, HKT y AMT así como sobre la regulación de la expresión de las acuaporinas o canales de agua por el estrés osmótico. Nuestros estudios sobre los transportadores de K+ tipo HKT del arroz han permitido analizar cuatro de estos transportadores, OsHKT2;1, OsHKT2;3, OsHKT1;1 y OsHKT1;3. El análisis de las propiedades electrofisioló gicas de estos transportadores se realizó en ovocitos de Xenopus y observamos que OsHKT1;3 funciona como un transportador altamente selectivo a sodio; OsHKT2;3 parece funcionar como un mecanismo de transporte de cationes alcalinos y OsHKT2;1 funciona como un co-transportador de Na/K. Las propiedades de estos transportadores se están corroborando mediante su expresión en la mutante Athkt1;1 de Arabidopsis aprovechando que este es el único gen que se expresa en esta especie. Actualmente se cuenta con dos líneas bien caracterizadas genéticamente, Athkt1::OsHKT1;3 y Athkt1::OsHKT2;1, en donde próximamente podremos evaluar la función de estos transportadores in planta.
También tenemos interés por estudiar mecanismos que participan en la absorción de otros nutrientes como el N, para lo cual hemos clonado el gen de un transportador de amonio del frijol (PvAMT1) el cual se expresa ampliamente en la planta y aparentemente existen 2-3 genes de acuerdo a análisis tipo Southern. La comprobación de que este gen codifica para un transportador de amonio se ha realizado mediante el rescate de mutantes de levadura incapaces de crecer en un medio con concentraciones submilimolares de amonio, así como en ovocitos de Xenopus, donde se ha podido registrar la actividad electrogénica de esta prote- ína, ya que la presencia de amonio a concentraciones sub-mili-molares indujo la activación de corrientes entrantes en ovocitos inyectados con el cRNA correspondiente. Este transportador es altamente selectivo para amonio en comparación con los cationes alcalinos, ya que ninguno de estos es transportado por PvA- MT1;1. El transporte de amonio por PvAMT1es de alta afinidad de acuerdo a la Km = 40 μM. Actualmente, estamos realizando una serie de mutaciones puntuales para determinar si este transportador funciona como un canal iónico o como un facilitador.
Recientemente iniciamos el análisis del proteoma de la membrana vacuolar de células vegetales empleando la técnica de Electroforesis de Flujo Libre (EFL) para la obtención de esta membrana libre de contaminación por otras membranas. Nuestros resultados han sido satisfactorios y actualmente es posible aislar las fracciones correspondientes a las membranas plasmática y vacuolar con un alto grado de pureza, lo cual nos ha permitido identificar varias sub-unidades de la ATPasa de H+ (V-ATPasa), confirmando la utilidad de la EFL para el aislamiento de membranas puras.
En relación con los canales de agua, se han caracterizado las acuaporinas McPIP1;2 y McPIP1;4, de la halófita Mesembryanthemum crystallinum, donde hemos observado que la primera se expresa exclusivamente en la raíz y a nivel celular, en la membrana plasmática, el tonoplasto, el retículo endoplásmico y en el aparato de Golgi. Por otro lado, McPIP1;4 muestra propiedades particulares ya que es más permeable al glicerol que al agua, pero no a la urea. Fisiologia vegetal
