Caracterización del gen SERK1 de Capsicum chinense Jacq. / Doribet Jiménez Guillén

Tesis (Maestría en Ciencias Biológicas : Opción Bioquímica y Biología Molecular) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2013.

El gen SERK1 codifica una cinasa tipo receptor de plantas (RLK, por sus siglas en inglés), cuya función actualmente permanece desconocida. Debido a sus patrones de expresión, SERK1 es considerado como uno de los mejores marcadores moleculares de la embriogénesis somática en vegetales. El primer reporte sobre este gen fue en Daucus carota en 1997 (DcSERKI), encontrándose que este gen se expresa en embriones somáticos hasta la etapa globular. Genes ortólogos de SERK1 han sido clonados en un gran número de especies y también se ha descrito su expresión en la embriogénesis cigótica de Daucus carota, Arabidopsis y Triticum aestivum. En Arabidopsis thaliana, la subfamilia de genes SERK posee cinco miembros (AtSERKI-5) agrupados con base en la similitud de su secuencia y en su estructura. Entre éstos, AtSERKI es el gen más ampliamente caracterizado. Se expresa normalmente en los óvulos y durante el inicio de las embriogénesis cigótica y somática, además de que su sobreexpresión incrementa la competencia embriogénica. Por otra parte, la proteína SERK1 se encuentra en los haces vasculares de las raíces, tallos, hojas y raíces laterales. Estas observaciones sugieren que la señalización mediada por SERK1 regula múltiples procesos de desarrollo y diferenciación, incluyendo la formación de células embriogénicas. Con base en los antecedentes, el objetivo del presente trabajo fue aislar y caracterizar el ADNc del gen SERK1 ortólogo de Capsicum chínense Jacq., que es una especie recalcitrante a la embriogénesis somática. Nuestros resultados muestran que el ADNc del gen SERK1 de Capsicum chínense (designado como CchSERKI en esta especie) posee 2,673 nucleótidos, desde el sitio de inicio de la transcripción hasta el sitio donde inicia la cola de poliadenilación. El marco de lectura abierto de CchSERKI codifica una proteína de 629 aminoácidos, cuya secuencia deducida de aminoácidos muestra un alto grado de identidad con proteínas SERK1 de otras especies, en particular con miembros de la familia de las solanáceas. La secuencia deducida de aminoácidos cuenta con todos los dominios característicos de las proteínas SERK1, incluyendo el dominio de cinco repeticiones ricas en leucinas (LRR, por sus siglas en inglés) y un motivo rico en prolina en el dominio extracelular, una región transmembranal y un dominio de cinasa en el dominio intracelular. El análisis de la expresión del gen CchSERKI por medio de RT-PCR reveló que el gen se transcribe en las semillas durante casi todas las etapas de la embriogénesis cigótica, pero disminuye en los últimos estadios de desarrollo, coincidentemente con la etapa de cambio de color del fruto de verde a naranja. El transcrito de CchSERkl presenta un nivel bajo de expresión en pericarpio y en placenta, solo durante los primeros estadios del proceso embriogénico, pero no es detectable después de los 15-20 días post-antesis. Por otra parte, CchSERKI presenta un nivel alto de expresión en el tallo, un nivel moderado en flores y niveles bajos de expresión en hojas y raíces. Estos resultados concuerdan con los reportados en la literatura para otras especies, donde CchSERKI es expresado durante las primeras etapas de la embriogénesis cigótica y en diferentes órganos de la planta adulta, por lo tanto SERK1 no es especifico de la embriogénesis, también juega un papel en el crecimiento y desarrollo de la planta. Nuestros resultados sugieren que la clonación de CchSERKI representa una herramienta muy útil para estudiar la regulación de la embriogénesis somática y los procesos de diferenciación celular en plantas, así como la recalcitrancia del género Capsicum al cultivo de tejidos in vitro.