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f osf atasas. Otros estudios permitieron cerrar el núcleo de señalización, que además de los receptores y las PP2Cs, incluye la conexión de éstas con las SnRK2s (Umezawa et al., 2009; Vlad et al., 2009), y reconstituir in vitro la ruta de señalización con los f actores de transcripción que reconocen los elementos de respuesta a ABA en los promotores génicos (Fujii et al., 2009) o bien con canales implicados en la regulación de la apertura estomatal, como SLAC1 (Geiger et al., 2009). Ello ha conducido al actual mecanismo que explica cómo el ABA es percibido, conduce a la inhibición de las PP2Cs y de ese modo se libera la f unción reguladora positiv a de las quinasas SnRK2s (Cutler et al., 2010). El módulo PYR/PYL/RCAR-ABA-PP2C, más las SnRK2s, of rece un mecanismo elegante y sin precedentes para el control de cascadas de señalización mediadas por f osforilación de una manera dependiente de ligando. El rápido conocimiento estructural adquirido ha allanado el camino para el diseño de agonistas de ABA capaces de desencadenar la respuesta al estrés hídrico, por ejemplo, o bien para el diseño de receptores modif icados que sean capaces de responder a agroquímicos y a en uso, incluyendo en su espectro de acción la respuesta a sequía (Rodriguez y Lozano-Juste, 2005). Pasado, presente y futuro Resumir tantos años de trabajo en unas líneas es difícil, pero podríamos decir que nuestro grupo ha desempeñado un importante papel en el descubrimiento y caracterización de la f amilia de receptores de ABA y su conexión con las PP2Cs y SnRK2s (Saez et al., 2004, 2006, 2008; Park et al., 2009; Santiago et al., 2009a; Santiago et al., 2009b; Rubio et al., 2009; Vlad et al., 2009; Fujii et al., 2009; Cutler et al., 2010; Vlad et al., 2010; Dupeux et al., 2011a; Dupeux et al., 2011b; Antoni et al., 2012; Gonzalez-Guzman et al., 2012; Antoni et al., 2013; Merilo et al., 2013; Pizzio et al., 2013; H ighly C ited R esearc her 2015 by Thoms on Reuters ). Ello nos ha permitido diseñar abordajes biotecnológicos para mejorar la tolerancia a sequía de las plantas (Saez et al., 2006; Pizzio et al., 2013), lo que ha cristalizado en una patente licenciada a PBL y en la generación de plantas de cebada con may or resistencia a sequía. (EP13382177.7). También tenemos en marcha dos proy ectos (Structureassisted design of small-molecule ligands f or the ABA-receptors of the PYR/PYL f amily able to modulate the drought and stress response pathway in plants; DrugCrops: Drug discovery to improv e drought tolerance in crops) para identif icar agonistas de los receptores de ABA en plantas de cosecha (tomate, cítricos, cereales). Ello será posible gracias a la estrecha colaboración con Armando Albert (Instituto Rocasolano) y la reciente incorporación con una Marie Curie de Jorge Lozano. La colaboración con div ersos grupos nacionales e internacionales a lo largo de nuestra historia es otra buena muestra de la salud del grupo: Dr Julian Schroeder (Universidad de Calif ornia), Dr Joerg Kudla (Univ ersidad de Münster), Dr Ramón Serrano, Dr Antonio Granell, Dr Diego Orzaez, Dr Jose Leon, Dr Pablo Vera (IBMCP), Dr Armando Albert (Instituto Rocasolano), Dr Vicente Rubio y Jav ier Paz-Ares (CNB), Dr Jose A. Marquez (EMBL Grenoble), Dr Vicente Arbona y Aurelio Gomez Cadenas (Univ ersitat Jaume I), Dr Sean Cutler (Universidad de Calif ornia), Dr Jian-Kang Zhu (Univ ersidad de Calif ornia, Shanghai Center f or Plant Stress Biology ), Dra Elena Baena (Instituto Gulbenkian), Dr Jose Dinneny (Univ ersidad de Stanford), Dr Noriyuki Nishimura (National Institute of Agrobiological Sciences), Dr Josep Bassaganya-Riera (Virginia Bioinf ormatics Institute at Virginia Tech), Dr Michael Holdsworth, Dr Malcolm Bennett (Universidad de Nottingham), Dr Geert De Jaeger (Plant Genetic Systems, VIB), Dr Jaume Flexas (Universidad de las Islas Baleares), Dr Hannes Kollist (Univ ersidad de Tartu), Dr Rainer Hedrich (Univ ersidad de Würzburg), Dr Qi Xie (Chinese Academy of Sciences), Dr Xu Zhang, Qin Wu and Chengcai An (The State Key Laboratory of Protein and Plant Gene Research), Dr Doris Wagner (Universidad de Pensilv ania), Dr Christian Hardtke (Univ ersidad de Laussanne, Suiza), Dr Sheng Luan (Univ ersidad de Calif ornia), Dr Esther Lechner y Pascal Genschik (Univ ersidad de Lausanne), Dr Ari Sadanandom (Univ ersidad de Durham), Dr Magdy Mahf ouz (KAUST)… Y desde luego que todavía queda mucha ciencia básica por descubrir en el campo de la señalización de ABA, de donde se deriv an consecuencias biotecnológicas. Por ejemplo la conexión de ABA con la remodelación de cromatina y el profundo impacto transcripcional de esta hormona (Saez et al., 2008; Han et al., 2012; Peirats-Llobet et al., 2016). Otra puerta que hemos abierto recientemente es la identif icación de las proteínas CAR como mediadores del acercamiento de los receptores a la membrana plasmática (Rodriguez et al., 2014; Diaz et al., 2016). Una vez allí, donde controlan f unciones vitales para la célula como el transporte de agua e iones y la regulación del pH celular, hemos descubierto que una E3 ligasa ubiquitila los receptores y promuev e su internalización v ia endosomas, ESCRT y degradación v acuolar (Bueso et al., 2014; Belda- Palazón et al., sometido). La regulación de los niv eles de los receptores es un campo emergente (Irigoy en et al., 2014; Bueso et al., 2014) y actualmente estamos estudiando (todo el grupo) el papel de la f amilia de E3 ligasas RSL1/RFA en la ubiquitilación de los receptores en dif erentes 46
localizaciones celulares (membrana, citosol, RE, núcleo). Por si fuera poco, gracias a una colaboración con la Universidad de Pekín, hemos descubierto que también las PP2Cs son sujetas a ubiquitilación y degradación proteolítica por dif erentes E3 ligasas (Xu et al., env iado). Ello complementará la actual v isión de la ruta de ABA y expandirá el papel de los receptores de ABA, que además de inhibir bioquímicamente a las PP2Cs, promuev en su ubiquitilación y degradación. Pero esto será el tema de otra puesta al día. Referencias Antoni,R., Gonzalez-Guzman,M., Rodriguez,L., Rodrigues,A., Pizzio,G.A. and Rodriguez,P.L. (2012). Selective Inhibition of Clade A Phosphatases Ty pe 2C by PYR/PYL/RCAR Abscisic Acid Receptors. Plant Physiol 158, 970-980. Antoni,R., Gonzalez-Guzman,M., Rodriguez,L., Peirats-Llobet,M., Pizzio,G.A., Fernandez,M.A., De Winne,N., De Jaeger,G., Dietrich,D., Bennett,M.J. and Rodriguez,P.L. (2013). PYRABACTIN RESISTANCE1-LIKE8 plays an important role f or the regulation of abscisic acid signaling in root. Plant Physiol 161, 931-941. Bueso,E., Rodriguez,L., Lorenzo-Orts,L., Gonzalez-Guzman,M., Sayas,E., Munoz- Bertomeu,J., Ibanez,C., Serrano,R. and Rodriguez,P.L. (2014). The single-subunit RING-ty pe E3 ubiquitin ligase RSL1 targets PYL4 and PYR1 ABA receptors in plasma membrane to modulate abscisic acid signaling. Plant J. 80, 1057-1071. Cutler,S.R., Rodriguez,P.L., Finkelstein,R.R. and Abrams,S.R. (2010). Abscisic acid: emergence of a core signaling network. Annu. Rev. Plant Biol. 61, 651-679. Diaz,M., Sanchez-Barrena,M.J., Gonzalez- Rubio,J.M., Rodriguez,L., Fernandez,D., Antoni,R., Yunta,C., Belda-Palazon,B., Gonzalez-Guzman,M., Peirats-Llobet,M., Menendez,M., Boskovic,J., Marquez,J.A., Rodriguez,P.L. and Albert,A. (2016). Calcium-dependent oligomerization of CAR proteins at cell membrane modulates ABA signaling. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 113, E396-E405. Dupeux,F., Antoni,R., Betz,K., Santiago,J., Gonzalez-Guzman,M., Rodriguez,L., Rubio,S., Park,S.Y., Cutler,S.R., Rodriguez,P.L. and Marquez,J.A. (2011). Modulation of Abscisic Acid Signaling in Vivo by an Engineered Receptor-Insensitive Protein Phosphatase Ty pe 2C Allele. Plant Physiol 156, 106-116. Dupeux,F., Santiago,J., Betz,K., Twycross,J., Park,S.Y., Rodriguez,L., Gonzalez- Guzman,M., Jensen,M.R., Krasnogor,N., Blackledge,M., Holdsworth,M., Cutler,S.R., Rodriguez,P.L. and Marquez,J.A. (2011). A thermodynamic switch modulates abscisic acid receptor sensitivity. EMBO J. 30, 4171-4184. Fujii,H., Chinnusamy,V., Rodrigues,A., Rubio,S., Antoni,R., Park,S.Y., Cutler,S.R., Sheen,J., Rodriguez,P.L. and Zhu,J.K. (2009). In vitro reconstitution of an abscisic acid signalling pathway . Nature 462, 660- 664. Gao,Y., Zeng,Q., Guo,J., Cheng,J., Ellis,B.E. and Chen,J.G. (2007). Genetic characterization rev eals no role f or the reported ABA receptor, GCR2, in ABA control of seed germination and early seedling dev elopment in Arabidopsis. Plant J. 52, 1001-1013. Geiger,D., Scherzer,S., Mumm,P., Stange,A., Marten,I., Bauer,H., Ache,P., Matschi,S., Liese,A., Al Rasheid,K.A., Romeis,T. and Hedrich,R. (2009). Activity of guard cell anion channel SLAC1 is controlled by drought-stress signaling kinase-phosphatase pair. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 106, 21425-21430 Gonzalez-Guzman,M., Apostolova,N., Belles,J.M., Barrero,J.M., Piqueras,P., Ponce,M.R., Micol,J.L., Serrano,R. and Rodriguez,P.L. (2002). The short-chain alcohol dehy drogenase ABA2 cataly zes the conv ersion of xanthoxin to abscisic aldehy de. Plant Cell 14, 1833-1846. Gonzalez-Guzman,M., Pizzio,G.A., Antoni,R., Vera-Sirera,F., Merilo,E., Bassel,G.W., Fernandez,M.A., Holdsworth,M.J., Perez- Amador,M.A., Kollist,H. and Rodriguez,P.L. (2012). Arabidopsis PYR/PYL/RCAR Receptors Play a Major Role in Quantitative Regulation of Stomatal Aperture and Transcriptional Response to Abscisic Acid. Plant Cell 24, 2483-2496. Guo,J., Zeng,Q., Emami,M., Ellis,B.E. and Chen,J.G. (2008). The GCR2 gene family is not required for ABA control of seed germination and early seedling dev elopment in Arabidopsis. PLoS. One. 3, e2982. Han,S.K., Sang,Y., Rodrigues,A., Wu,M.F., Rodriguez,P.L. and Wagner,D. (2012). The SWI2/SNF2 chromatin remodeling ATPase BRAHMA represses abscisic acid responses in the absence of the stress stimulus in Arabidopsis. Plant Cell 24, 4892-4906. Irigoyen,M.L., Iniesto,E., Rodriguez,L., Puga,M.I., Yanagawa,Y., Pick,E., Strickland,E., Paz- 47
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