OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN

El impacto causado por el cambio climático y el aumento de la población, supone un riesgo elevado para la provisión de alimentos basados en la producción agrícola. Esta amenaza nos impulsa a estudiar la respuesta de las plantas a condiciones ambientales desfavorables, con el objetivo de incrementar la producción vegetal en un escenario adverso para la agricultura.

Nuestro objetivo general es el estudio de los mecanismos moleculares de las plantas para regular sus procesos de crecimiento, productividad y adaptación ambiental. El conocimiento generado mediante abordajes multidisciplinares como la genética, bioquímica, fisiología, biología molecular y celular, principalmente con la planta modelo Arabidopsis thaliana, ayudará a descifrar los mecanismos implicados.

A nivel subcelular nos centramos en los estudios de proteostasis, es decir, la regulación de la homeostasis de las proteínas, incluyendo los procesos de síntesis, modificación, transporte y degradación. Nuestro laboratorio se centra en el estudio de cómo la proteostasis vegetal define el adecuado balance entre el crecimiento, modulado por los ejes SnRK1-TOR y/o espermidina/eIF5A, y la adaptación a múltiples condiciones de estrés tales como deficiencia nutricional, la sequía o la presencia de agentes patógenos. Dado el alto grado de conservación y relevancia de estos ejes moleculares reguladores entre los eucariotas, esperamos que los resultados obtenidos permitan descubrir principios básicos de regulación celular y, al mismo tiempo, proveer de soluciones biotecnológicas para mejorar la adaptación y tolerancia de las plantas al estrés.

PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS

Para llevar a cabo nuestras actividades de investigación, hemos implementado tecnologías para estudios de interacciones proteicas (BiFC) y también para estudios de traducción de alta resolución (Riboseq):

– Estudios de interacciones de proteínas por BiFC (Complementación Bimolecular de Fluorescencia).
Hemos diseñado y validado nuestros propios vectores para BiFC (http://www.ibmcp.upv.es/PlantStressProteostasisLabVectors) que permiten la generación de fusiones traduccionales a proteínas fluorescentes mediante tecnología de clonaje Gateway. Estos vectores permiten la visualización de interacciones proteicas in vivo en células vegetales por reconstitución de la fluorescencia.

– Estudios del traductoma mediante perfil de huella ribosomal (Riboseq).
Hemos implementado la tecnología Riboseq que permite el estudio global de traducción de ARNm a nivel de sub-codón, por secuenciación masiva de fragmentos de ARNm protegidos por ribosomas.

• Silva S, Vázquez-Prol F, Rodrigo I, Lisón P, Belda-Palazón B. TOR inhibition enhances autophagic flux and immune response in tomato plants against PSTVd Infection. Physiologia Plantarum 2024 Nov-Dec;176(6):e14606. https://doi.org/10.1111/ppl.14606
• Cayuela A, Villasante-Fernández A, Corbalán-Acedo A, Baena-González E, Ferrando A, Belda-Palazón B. An Escherichia coli-based phosphorylation system for efficient screening of kinase Substrates. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 3813. https://doi.org/10.3390/ijms25073813
• Payá C, Belda-Palazón B, Vera-Sirera1 F, Pérez-Pérez J, Jordá J, Rodrigo I, Bellés JM, López-Gresa MP and Lisón P. Signaling mechanisms and agricultural applications of (Z)-3-Hexenyl Butyrate-mediated stomatal closure. Horticulture Research 2024, 11: uhad248. https://doi.org/10.1093/hr/uhad248
• Margalha L, Elias A, Belda-Palazon B, Peixoto B, Confraria A, Baena-Gonzalez E. HOS1 promotes plant tolerance to low-energy stress via the SnRK1 protein kinase. The Plant Journal (2023) 115, 627–641. https://doi.org/10.1111/tpj.16250
• Martínez-Férriz A., Gandía C., Pardo-Sánchez JM., Fathinajafabadi A., Ferrando A., Farràs R. 2023. Eukaryotic Initiation Factor 5A2 localizes to actively translating ribosomes to promote cancer cell protrusions and invasive capacity. Cell Communication and Signaling. doi.org/ 10.1186/s12964-023-01076-6
• Belda-Palazon, B, Costa, M, Beeckman, T, Rolland, F, Baena-González, E. ABA represses TOR and root meristem activity through nuclear exit of the SnRK1 kinase. PNAS. July 5, 2022. 119 (28) e2204862119. https://doi.org/10.1073/pnas.2204862119
• Belda-Palazon B, Rodríguez PL (2022). Microscopic imaging of endosomal trafficking of ABA receptor proteins. Chapter 8 in book Abscisic Acid: Methods and Protocols. Ed. Takuya Yoshida. Humana Press. Methods Mol Biol. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2156-1_5
• Castellano M., Ferrando A., Geisler M., Mock HP., Muñoz A. 2022. Translation Regulation and Protein Folding. Frontiers in Plant Science 388 https://doi.org/10.3389/fpls.2022.858794
• Santos AP.,  Belfiore C., Úrbez C., Ferrando A., Blázquez MA., Farías ME. 2022. Extremophiles as Plant Probiotics to Promote Germination and Alleviate Salt Stress in Soybean. Journal of Plant Growth Regulation, 1-14 https://doi.org/10.1007/s00344-022-10605-5.
• Martínez-Férriz A., Ferrando A., Fathinajafabadi A., Farràs R. 2022. Ubiquitin-mediated mechanisms of translational control. Seminars in Cell & Developmental Biology. doi.org/10.1016/j.semcdb.2021.12.009.
• Bernat-Silvestre C., Ma Y.,  Johnson K.,  Ferrando A.,  Aniento F., Marcote MJ. 2022. Characterization of Arabidopsis Post-Glycosylphosphatidylinositol Attachment to Proteins Phospholipase 3 Like Genes. Frontiers in Plant Science 64 https://doi.org/10.3389/fpls.2022.817915
• Ferrando A., Fathinajafabadi A., Martínez-Férriz A., Farràs R. 2021. Ribosomal Pauses during Translation and Proteostasis. Chapter 1. Proteostasis and Proteolysis 1st Eds. Chondrogiani, Pick and Gioran. Taylor and Francis CRC Press ISBN 9780367499327
• Poidevin L., Forment J., Unal D., Ferrando A. 2021. Transcriptome and translatome changes in germinated pollen under heat stress uncover roles of transporter genes involved in pollen tube growth. Plant, Cell & Environment 44, 2167-2184.
• Rutley N., Poidevin L., Doniger T., Tillet R., Rath A., Forment J., Schlauch, K., Ferrando A., Harper, J., Miller, G. 2021. Characterization of novel pollen-expressed transcripts reveals their potential roles in pollen heat stress response in Arabidopsis thaliana. Plant Reproduction 34, 61-78.
• Santos, AP. Muratore LN., Solé-Gil A., Farías ME., Ferrando A., Blázquez MA., Belfiore C. 2021. Extremophilic bacteria restrict the growth of Macrophomina phaseolina by combined secretion of polyamines and lytic enzymes. Biotechnology Reports 32, e00674.
• Belda-Palazon B, Adamo M, Valerio C, Ferreira L, Confraria A, Reis-Barata D, Rodrigues A, Meyer C, Rodriguez PL, Baena-González E. A dual function of SnRK2 kinases in the regulation of SnRK1 and plant growth. Nature Plants. 2020 October 19. https://doi.org/10.1038/s41477-020-00778-w
• Cottilli P., Belda-Palazón B., Adkar-Purushothama CR., Perreault JP., Enrico Schleiff E., Rodrigo I., Ferrando A., Lisón P. 2019. Citrus exocortis viroid causes ribosomal stress in tomato plants. Nucleic Acids Research. 47 – 16, pp. 8649 – 8661.
• Poidevin L., Unal D., Belda-Palazón B., Ferrando A. 2019. Polyamines as Quality Control Metabolites Operating at the Post-Transcriptional Level. Plants. 8 – 4, pp. 109
• Ferrando A., Castellano MM., Lisón, P., Leister, D., Stepanova A., Hanson J. 2017. Editorial: Relevance of Translational Regulation on Plant Growth and Environmental Responses. Frontiers in Plant Science. doi: 10.3389/fpls.20
• Belda-Palazón, B., Almendáriz, C., Martí, E., Carbonell, J., Ferrando, A. 2016. Relevance of the axis Spermidine/eIF5A for plant growth and development. Frontiers in Plant Science. 7 – 10.3389/fpls.2016.00
• Li, T., Belda-Palazón, B., Ferrando, A., Alepuz, P. 2014. Fertility and Polarized Cell Growth Depends on eIF5A for Translation of Polyproline-Rich Formins in Saccharomyces cerevisiae. Genetics 197, 1191-1200.
• Belda-Palazón, B., Nohales, M.A., Rambla, J.L., Aceña, J.L., Delgado, O., Fustero, S., Martínez, M.C., Granell, A., Carbonell, J., and Ferrando, A. 2014. Biochemical quantitation of the eIF5A hypusination in Arabidopsis thaliana uncovers ABA-dependent regulation. Frontiers in Plant Science 5. doi: 10.3389/fpls.2014.00202
• Belda-Palazón, B., Ruiz, L., Martí, E., Tárraga, S., Tiburcio, A.F., Culianez, F., Farras, R., Carrasco, P., and Ferrando, A. 2012. Aminopropyltransferases Involved in Polyamine Biosynthesis Localize Preferentially in the Nucleus of Plant Cells. PloS One 7(10): e46907. doi:10.1371/journal.pone.0046907