» Dr. Norberto D. Iusem

El principal interés de nuestro laboratorio es desentrañar los mecanismos moleculares responsables de la adaptación de las plantas a situaciones adversas tales como el estrés hídrico (escasez de agua) y por lo tanto se enmarca dentro de la problemática general de la sequía en extensas zonas geográficas de interés agronómico del mundo.

Líneas de investigación

1) Epigenética del estrés abiótico en las raíces de las plantas

Nuestro propósito es explorar la epigenética del estrés hídrico en la raíz, órgano vegetal fundamental en el sensado primario de dicho estrés. En este contexto, hemos identificado marcas moleculares tanto en DNA como en histonas, que contribuyen a la regulación de la expresión de determinados genes. Usamos como sistemas biológicos modelo las especies vegetales Arabidopsis thaliana y Solanum lycopersicon (tomate cultivado). Lo novedoso de este proyecto, además de la disponibilidad de mutantes en genes específicos, reside en la posibilidad del estudio de marcas epigenéticas reversibles en el pelo de raíz, tipo celular activo en la esencial función de asimilación de agua, sin contaminación de otros tipos celulares.

2) Involucramiento de proteínas nativamente desplegadas en el sensado y respuesta al estrés por déficit de agua

El objetivo general es la identificación de las propiedades y capacidades estructurales inherentes a proteínas “nativamente desplegadas” -es decir sin estructura secundaria y terciaria definida- postuladas como responsables del sensado y respuesta al estrés abiótico provocado por deshidratación, que ocurre principalmente, pero no exclusivamente, en plantas que viven en hábitats áridos. Usamos como modelo molecular experimental in vitro e in vivo (plantas transgénicas) el Factor de Transcripción ASR1, metaloproteína muy ubicua en el reino vegetal (excepto en Arabidopsis) y extensamente estudiada en nuestro laboratorio desde hace años, pero desde otras perspectivas, mayormente de biología molecular/celular, fisiológicas y evolutivas.

Las proteínas nativamente desplegadas o “desordenadas”, en lugar de ser raras excepciones, representan una nueva y muy amplia clase de proteínas y su estudio constituye uno de los campos más atrayentes y dinámicos de la biología estructural de macromoléculas. Nuestra hipótesis de trabajo es que  el estrés provoca una estructura más plegada, ordenada, que confiere ganancia de función (protectora, de tolerancia, en este caso). Para testear la hipótesis, analizamos la proteína mediante estrategias biofísicas tales como Dicroismo Circular y FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer).

Como bonus, dada la similitud de secuencia aminoacídica entre varios miembros de la familia proteica ASR, los resultados serían extrapolables a numerosas proteínas de la misma familia en plantas de interés agronómico como papa, maíz y arroz.

3) Epigenética de la diferenciación de la raíces de las plantas

Encaramos el estudio de las marcas epigenéticas vinculadas a la regulación de la expresión de genes implicados en el desarrollo y diferenciación de los tipos celulares en la raíz vegetal. Se utilizará como modelo la planta Arabidopsis thaliana por la disponibilidad de una gran cantidad de herramientas biológicas, genéticas y bioinformáticas.

Nos abocamos al estudio de los genes cuya expresión influyen sobre el destino celular en la epidermis. Exploramos modificaciones epigenéticas sobre el ADN (metilación en citosinas) empleando la técnica de bisulfito y sobre las histonas mediante la técnica de inmunoprecipitación de la cromatina (ChIP), tanto en plantas salvajes como en mutantes que carecen de alguno de los genes clave en los procesos de interés..

Para la ejecución de este trabajo, aislamos y purificamos núcleos de los tipos celulares implicados: células del córtex y células epidérmicas (tricoblastos y atricoblastos). Esto es posible mediante un procedimiento metodológico basado en el aprovechamiento de regiones genómicas regulatorias específicas de tipo celular y cuya puesta a punto se encuentra muy avanzada en nuestro laboratorio.

Ultimas Publicaciones:

 

 Velasquez SM, Ricardi MM, Gloazzo Dorosz JG, Fernandez PV, Nadra AN, Pol-Fachin L, Egelund , Gille S, Harholt J, Ciancia M, Verli H, Pauly M, Bacic A, Olsen CE, Ulvskov U, Petersen BL, Somerville S, Iusem ND, Estevez, JM (2011). “O-glycosylated cell wall proteins are essential in root hair growth”. Science 332(6036):1401-1403.  
 González RM, Ricardi MM, Iusem ND (2011). “Atypical epigenetic mark in an atypical location: cytosine methylation at asymmetric (CNN) sites within the body of a non-repetitive tomato gene”. BMC Plant Biology 11(1):94.
 Velasquez SM, Iusem ND, Estevez JM (2011). “Root hair sweet growth”. Plant, Signaling and Behavior 6:1600-1602.
 Ricardi MM, Guaimas FF, González RM, Burrieza HP, López-Fernández MP, Jares-Erijman EA, Estévez JM, Iusem, ND (2012). “Nuclear import and dimerization of tomato ASR1, a water stress-inducible protein exclusive to plants”. PLoS ONE 7(8): e41008.
Dominguez PG, Frankel N, Mazuch J, Balbo I, Iusem ND, Fernie AR, Carrari F (2013). “Asr1 mediates glucose-hormone crosstalk by affecting sugar trafficking in tobacco plants”. Plant Physiology 161 (3): 1486-1500. 
González RM, Ricardi MM, Iusem ND (2013). “Epigenetic marks in an adaptive water stress-responsive gene in tomato roots under normal and drought conditions”. Epigenetics 8 (8): 864 – 872 .
 Crámer P, Iusem ND (2013). “Myths and truths about the human genome”. Medicina (Buenos Aires) 73 (4): 379-383.
 Ricardi MM, González RM, Zhong S, Domínguez PG, Duffy T, Turjanski PG, Salgado Salter JD, Alleva K, Carrari F, Giovannoni JJ, Estévez JM, Iusem ND (2014). Genome-wide data (ChIP-seq) enabled identification of cell wall-related and aquaporin genes as targets of tomato ASR1, a drought stress-responsive transcription factor. BMC Plant Biology 14: 29.
 González RM, Iusem ND (2014). Twenty years of research on Asr (ABA-stress-ripening) genes and proteins. Planta 239: 941–949.
 Velasquez SM, Iusem ND, Estevez JM (2015). “Complex Regulation of Prolyl-4-Hydroxylases Impacts Root Hair Expansion”. Molecular Plant 8: 734-746.
 Velasquez SM,Iusem ND, Verli H, Estevez JM (2015). “Low sugar is not always good: Impact of specific O-glycan defects on tip growth in Arabidopsis”. Plant Physiology 168: 808-813.

Subsidios actuales:

  • Subsidio trianual otorgado por UBA (UBACyT 20020100100261). Proyecto: “Mecanismos adaptativos en plantas. epigenética del estrés abiótico por falta de agua”. Período 2011-2014.
    Monto: $ 3.000/cuota.
  • Subsidio trianual PICT-2011-0967 (ANPCyT). Proyecto: “Epigenética del estrés abiótico en las raíces de las plantas”. Período: 2012-2014.
    Monto: $ 210.000.
  • Subsidio plurianual otorgado por CONICET (PIP 114-201101-00342). Proyecto: “Epigenética asociada al estrés abiótico en las raíces de las plantas”. Período 2012-2014.
    Monto: $ 36.000.
  • Subsidio trianual otorgado por UBA (UBACyT 20020130100660BA). Proyecto: “Epigenética del estrés hídrico en las raíces de las plantas”. Período 2014-2017.
    Monto: $ 3.000/cuota.
  • Subsidio trianual PICT-2014-0502 (ANPCyT). Proyecto: “Epigenética asociada a la diferenciación celular durante el desarrollo de las raíces de las plantas”. Período: 2016-2019.
    Monto: $ 600.000

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Integrantes del Grupo

INVESTIGADOR A CARGO

Dr. Norberto D. Iusem
Inv. Principal
CONICET

PubMed

Investigaciones publicadas
en PubMed


BECARIOS

Rodrigo Matias Gonzalez

Dr. Rodrigo Matias Gonzalez
Investigador Asistente CONICET

Dr. Martiniano Ricardi

Dr. Martiniano Ricardi
Dr. Martiniano Ricardi Investigador Asistente CONICET Ayudante Primera FCEN-UBA

Lic. Cecilia Beyrne

Lic. Cecilia Beyrne
Tesista de Doctorado FCEN-UBA Becaria doctoral CONICET

Federico Fuchs

Federico Fuchs
Estudiante FCEN-UBA