ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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CARACTERIZACIÓN ULTRAESTRUCTURAL Y BIOQUÍMICA DE LA PARED CELULAR DE MICROALGAS LIQUÉNICAS SOMETIDAS A CONDICIONES DE DESECACIÓN/REHIDRATACIÓN
Autor/aGonzalez Hourcade, Maria
DepartamentoCiencias de la Vida
Director/aCasano Mazza, Leonardo Mario
Codirector/aCampo López, Eva María del
Fecha de defensa03/11/2020
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaBiología Funcional y Biotecnología (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenLas microalgas liquénicas constituyen el componente fotosintético de la simbiosis mutualista conocida como liquen. Tanto en su forma asociada, como libre, estas microalgas son organismos poiquilohídricos, es decir, no son capaces de regular activamente su contenido hídrico, el cual cambia continuamente de acuerdo con la disponibilidad de agua del medio ambiente. Por ello, la mayoría de las microalgas liquénicas son tolerantes a la desecación, una capacidad que les permite llegar a habitar hasta en ambientes tan extremos como los desiertos. Clásicamente se ha considerado que su tolerancia a la desecación está determinada principalmente por mecanismos constitutivos, lo cual les permitiría sobrevivir a rápidos y continuos ciclos de desecación (D) y rehidratación (R). Un efecto primario de la deshidratación es la reducción del volumen del protoplasto o contracción celular la cual puede perturbar las complejas conexiones entre la plasmalema y la pared celular, pudiendo desencadenar la muerte celular. Por ello, un componente clave de la tolerancia a la D-R lo constituiría la presencia de una pared celular flexible, capaz de deformarse acompañando los cambios de volumen del protoplasto, lo cual está directamente condicionado por las propiedades bioquímicas y ultraestructurales de la pared, que a su vez parecen ser diferentes en microalgas con distintas respuestas frente a procesos de D-R. Asimismo, es probable que la exposición a estos ciclos provoque cambios en las características bioquímicas y otras propiedades de la propia pared celular. Hasta ahora se dispone de muy poca información sobre las paredes celulares de microalgas liquénicas. El objetivo de esta Tesis Doctoral fue caracterizar comparativamente la pared celular de dos microalgas liquénicas ecológicamente contrastantes en cuanto al régimen hídrico de su hábitat, sometidas a ciclos de D-R, y la posible implicación de los diferentes componentes de la pared celular y matriz extracelular en la tolerancia a la desecación. Para ello, se escogieron dos microalgas: Trebouxia sp. TR9 y Coccomyxa simplex (Csol), cultivadas axénicamente y sometidas a cuatro ciclos de desecación (8h a 25-30% y 55-60% HR, para TR9 y Csol respectivamente) seguido de rehidratación (hasta 16h a 100% HR), que reproducen las condiciones de D de sus respectivos hábitats. Se aislaron su matriz extracelular (ECM) y su pared, la cual fue fraccionada en polisacáridos matriciales y estructurales. Por otra parte, mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), microscopía electrónica ambiental (ESEM) y microscopía electrónica a baja temperatura (LTSEM) se pudo observar los diferentes comportamientos de las paredes mientras se producían la D-R cíclica, con especial atención en los plegamientos. En cuanto a las ECMs se aislaron los polisacáridos neutros, ácidos y exoproteínas. Los polímeros de la pared celular y matriz extracelulares se separaron según su masa molecular y, posteriormente se caracterizaron su composición y ligación glicosídica por GC-MS. Estos resultados revelaron que la pared celular y ECM de TR9 y Csol son estructural y bioquímicamente diferentes, y ajustan continuamente sus propiedades biofísicas y moleculares al entorno abiótico (D-R). Otro aspecto importante en esta Tesis es la posible función de las exoproteínas en la remodelación de la pared y la ECM. Los análisis realizados a través de nano-HPLC-MS/MS y herramientas bioinformáticas permitieron caracterizar los exoproteomas de estas microalgas terrestres, revelando que ambas especies presentan proteínas con funciones compartidas, pero con diferentes patrones de expresión (totalmente constitutivo en Csol vs parcialmente inducido por D-R en TR9). Todos estos resultados reflejan que las microalgas terrestres presentan estrategias diferentes frente tolerancia a la desecación cíclica