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

www.bioteksa.comlalr@bioteksa.com

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

Bioteksa Research Team (BRT)

Proteínas G

A DCB

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

In vivo

WELZGEMÜSEBAU

FELLBACH, ALEMANIA

PARALELO 38CULIACÁN, SIN.

AGRÍCOLA LICHTERCULIACÁN, SIN.

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

Perfil de Azúcares de Savia de Chile

Perfil de Azúcares Neutros de Savia de Chile

Azúcares Libres

Azúcares Unidos a

Polisacáridos

Perfil de Azúcares de Savia de Tomate

Perfil de Azúcares Neutros de Savia de Tomate

Azúcares Libres

Azúcares Unidos a

Polisacáridos

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)

"El secreto del éxito es la constancia en el propósito“

Benjamin Disraeli

Gracias