Examinando por Autor "Gerrard Wheeler, Mariel Claudia"
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Ítem Embargo Estudio de isoformas de citrato sintasa en Glycine max y su rol en la acumulación de sustancias de reserva en semillas(2023) Ruzzo, Andrés Iván; Gerrard Wheeler, Mariel Claudia; Calace, PaulaEntre las macromoléculas biológicas, las enzimas juegan un papel crucial en cada célula como catalizadores de prácticamente cualquier reacción bioquímica. Dentro de las enzimas de vías metabólicas se encuentra la citrato sintasa (CS), encargada de catalizar la condensación aldólica de acetil-CoA (AcCoA) y oxaloacetato (OAA), para la formación de citrato. Es una enzima clave para la respiración celular por su participación tanto en el ciclo de Krebs como en el ciclo de glioxilato. Se encuentra altamente conservada a lo largo de la evolución y está ampliamente distribuida en la naturaleza, por lo que podemos encontrarla en un amplio rango de organismos como el ser humano, otros animales, plantas y hasta en levaduras y bacterias; y localizada en diversos compartimentos subcelulares. De acuerdo a evidencia previa, CS facilitaría el exporte de carbono derivado de aminoácidos y otros ácidos orgánicos desde la mitocondria al plastidio, sitio en el que se produce la síntesis de precursores de compuestos de almacenamiento durante el desarrollo de las semillas. Dado que estos resultados nominan a CS como un target provisorio para el mejoramiento de cultivos, en este trabajo se estudiaron las propiedades bioquímicas y el patrón de expresión de las dos isoformas CS mitocondriales de soja. Primero, las enzimas fueron expresadas en un huésped bacteriano y purificadas por afinidad. Así, se determinó la actividad de ambas en función del pH, sus velocidades máximas de catálisis, sus afinidades por sus sustratos, sus estados oligoméricos y su regulación por compuestos efectores. Además, se cuantificó la abundancia de ambos transcriptos en respuesta a distintas condiciones nutricionales y hormonales usando cultivos in vitro de embriones. A pesar de la alta similitud de secuencia, los resultados indicaron diferencias sutiles que podrían indicar una contribución diferencial de ambas isoformas CS al flujo de carbono durante el llenado de las semillas de soja.Ítem Acceso Abierto Estudio de la familia de la enzima málica de semillas de soja para la selección de blancos metabólicos para alterar el contenido de aceite(Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas., 2018-07-26) Costa, Joaquín; Gerrard Wheeler, Mariel ClaudiaPrevios estudios de nuestro grupo indicaron que las enzimas málicas NAD- y NADP-dependientes (EM-NAD(P)) participan en la provisión de poder reductor y citrato o acetil-CoA, respectivamente para las vías de biosíntesis de reservas durante la maduración del embrión de soja. En el presente trabajo de tesina, se analizaron las propiedades cinéticas y regulatorias de enzimas pertenecientes a esta familia. Para ello, diferentes isoformas EM-NAD(P) fueron obtenidas a través del clonado, expresión heteróloga en Escherichia coli y posterior purificación por afinidad. Los resultados indicaron una alta actividad catalítica, afinidad por sus sustratos y una regulación positiva por glutamina de la única isoforma EM-NADP plastídica detectada en semillas. Mientras que para las EM-NAD mitocondriales, se observó una fuerte regulación positiva por intermediarios glucolíticos y de las vías de lipogénesis que fue aún más evidente en la isoforma EM-NAD2.4, cuyo transcripto es el más inducido durante el llenado. Así, específicamente estas isoformas podrían ser utilizadas como herramienta biotecnológica en programas de mejoramiento con vista a aumentar la composición lipídica de la semilla de soja.Ítem Acceso Abierto Estudio del metabolismo de compuestos C4 en plantas C3 modificando los niveles de las enzimas involucradas en diversos sistemas biológicos(Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas., 2016-03-17) Badia, Mariana Beatriz; Drincovich, María Fabiana; Gerrard Wheeler, Mariel ClaudiaEl malato es un compuesto C4 que participa en procesos metabólicos claves para las plantas tales como fotosíntesis, respiración, regulación del pH celular, apertura estomática, nutrición y respuestas de defensa. Su importancia en la fisiología de plantas C3 hace necesario el estudio de las proteínas involucradas en su metabolismo. Entre ellas se encuentra la enzima málica (EM), que cataliza la descarboxilación oxidativa de malato a piruvato y CO2, con la concomitante reducción de NAD(P). En este trabajo se planteó como objetivo general estudiar el metabolismo del malato en plantas de A. thaliana utilizando líneas con potenciales cambios en la abundancia de este ácido C4 dadas por alteraciones en los niveles de enzima málica, en condiciones normales de crecimiento y ante diversas situaciones de estrés. Plantas de Arabidopsis mutantes y sobreexpresantes en la isoforma EM-NADP2 mostraron alteraciones en los perfiles metabólicos y redox, los cuales reflejan una gran relevancia de esta enzima en la homeostasis vegetal. Estos cambios afectaron de manera diferencial a procesos celulares diurnos y nocturnos. A su vez, el aumento de la actividad de EM-NADP2 afectó el desarrollo de la planta y provocó una mayor sensibilidad a condiciones de estrés osmótico. Además, una línea mutante en el gen que codifica para EM-NADP1 mostró una incrementada tolerancia a la exposición a aluminio, indicando que dicha enzima podría estar implicada en el mecanismo de respuesta a este tipo de estrés, regulando los niveles citosólicos de malato en raíces y/o afectando las vías de señalización involucradas. Finalmente, se estudió la posible participación de las isoformas EM-NAD(P) de A. thaliana en la síntesis de malato in vivo. Experimentos de complementación utilizando cepas de levadura mutantes permitieron determinar que las isoformas EM-NADP1-3, todas ellas de localización citosólica, son capaces de asumir un rol anaplerótico en un contexto celular. La carboxilación de piruvato pudo ser medida en extractos vegetales, siendo EM-NADP2 la isoforma que más contribuye a esta actividad en hojas.Ítem Embargo Mecanismos de fijación de carbono en gramíneas C4: Determinantes moleculares implicados en la regulación de la decarboxilación del malato en especies del clado Panicoideae pertenecientes a diferentes subtipos C4(2023) Calace, Paula; Saigo, Mariana; Gerrard Wheeler, Mariel ClaudiaLa comprensión del funcionamiento de la fotosíntesis C4 es de vital importancia debido al impacto del cambio climático y la necesidad de mejorar la eficiencia de captura de carbono en las plantas. En el marco de este estudio de tesis, se investigaron dos especies estrechamente relacionadas, Setaria viridis, Setaria italica, Panicum virgatum, las cuales pertenecen a subtipos diferentes de fotosíntesis C4, denominados EM-NAD y EM-NADP. Con el objetivo de comprender mejor la función de las isoformas EM-NAD y EMNADP en la fotosíntesis C4, se realizó un análisis integrativo donde se combinaron estudios cinéticos y regulatorios con proteómica en ambas especies. Se llevó a cabo una comparación de los proteomas de los compartimentos M y VV (células del mesófilo y de vaina vascular, respectivamente) tanto en S. viridis como en P. virgatum, y se relacionaron estos datos con información de transcriptómica de estas especies y otras especies cercanas ampliamente estudiadas, como el maíz. Tanto en S. viridis como en P. virgatum, se encontró evidencia de la participación combinada de ambas enzimas descarboxilasas en el proceso de la fotosíntesis C4. Este hallazgo es de gran relevancia para comprender y optimizar el metabolismo, y plantea la necesidad de investigar más a fondo las condiciones en las que estas vías coexisten en ambas plantas. En resumen, este trabajo de tesis resalta la importancia de estudiar la fotosíntesis C4 en el contexto del cambio climático, centrándose en la relación entre las especies S. viridis y P. virgatum que, a pesar de ser estrechamente relacionadas, pertenecen a subtipos diferentes de fotosíntesis C4 (EM-NADP y EM-NAD). Los hallazgos obtenidos proporcionan información valiosa sobre el metabolismo C4 y abren nuevas perspectivas de investigación en este campo.Ítem Embargo Metabolismo de carbono en semillas oleaginosas(2022) Pavlovic, Tatiana; Gerrard Wheeler, Mariel Claudia; Saigo, MarianaLas semillas almacenan carbono y nitrógeno en forma de lípidos, proteínas y carbohidratos. Estas reservas sustentan la germinación y el crecimiento de las plántulas cuando aún no han desarrollado su capacidad fotosintética. Cada semilla posee una composición particular que define su calidad como materia prima en la alimentación humana y animal, y en la industria de biocombustibles. Además, esta composición puede variar según la genética, el manejo a campo y las condiciones ambientales del cultivo, indicando que los mecanismos responsables de la generación de las sustancias de almacenamiento son susceptibles de ser modificados. Sin embargo, esto no representa una tarea sencilla debido a la complejidad del metabolismo, relacionada con la cantidad de enzimas involucradas, el contexto regulatorio y la variabilidad entre especies. Así, en este trabajo de Tesis se plantea el estudio de los mecanismos moleculares que ocurren durante la maduración y que conducen a la síntesis de compuestos de almacenamiento en semillas oleaginosas. La deposición de reservas depende del aporte de nutrientes provenientes del tejido autotrófico materno y del metabolismo intrínseco que tienen las semillas para aprovecharlos. Así, evaluamos la proporción de carbono:nitrógeno del aporte materno y la hormona ácido abscísico (ABA) como posibles señales que regulan el llenado de la semilla de soja, utilizando experimentos de cultivos in vitro combinados con técnicas de metabolómica y proteómica. La interacción del embrión con los distintos medios produjo una reprogramación metabólica, que impactó finalmente en la abundancia de proteínas de reserva y proteínas relacionadas a los cuerpos oleosos. El ABA produjo efectos comunes, específicos y aún opuestos en las distintas condiciones de carbono y nitrógeno, indicando una interacción entre las señales nutricionales y hormonales. Además, se realizó el análisis comparativo de líneas de soja emparentadas pero con distinta composición de reservas: la línea 39 (baja proteína y alto aceite) y la línea 91 (alta proteína y bajo aceite). Los resultados indicaron cantidades diferenciales de aminoácidos y de los ácidos orgánicos malato y citrato, principalmente en el contenido que el tejido 2 materno vuelca sobre el embrión en la semilla. Estos compuestos son bloques de construcción para la síntesis de lípidos y proteínas de almacenamiento, pero también juegan importantes roles como precursores de metabolitos secundarios, fuentes de energía y moléculas señal. Respecto a enzimas del metabolismo del malato y su funcionalidad en semillas, en este trabajo de Tesis se identificó una isoforma de la enzima málica (EM-NADP1) prácticamente indetectable durante el crecimiento vegetativo normal, pero muy abundante en la semilla de la especie modelo Arabidopsis thaliana. A través de la caracterización fenotípica de plantas mutantes vimos que EM-NADP1 tendría un rol muy especializado como intermediario o efector final en la señalización por ABA, y regularía procesos como la viabilidad y la germinación, importantes blancos de mejoramiento debido a su estrecha relación con el desempeño de las semillas a campo y la productividad. En su conjunto, este trabajo representa un importante avance para lograr comprender en detalle los mecanismos que conducen a la deposición de reservas y definen la calidad final de las semillas oleaginosas. A través de distintas metodologías y enfoques se lograron identificar componentes que son claves como precursores, intermediarios y reguladores en la distribución del carbono durante la maduración de las mismas.Ítem Acceso Abierto Structural insights into the allosteric site of Arabidopsis NADP-malic enzyme 2: role of the second sphere residues in the regulatory signal transmission(Springer, 2021-07-31) Gerrard Wheeler, Mariel Claudia; Arias, Cintia Lucía; Da Fonseca Rezende e Mello, Juliana; Cirauqui Diaz, Nuria; Rodrigues, Carlos Rangel; Drincovich, María Fabiana; Mendonça Teles de Souza, Alessandra; Alvarez, Clarisa Ester