Study of reactive oxygen species-induced ion transport in different models by using electrophysiological approaches.

Abstract

En esta tesis doctoral se analiza el papel del estrés oxidativo en el transporte iónico en distintos modelos, mediante técnicas de imagen y de electrofisiología. El trabajo se subdivide en cuatro capítulos. El primero, a modo de marco teórico, introduce el transporte iónico en condiciones de estrés oxidativo. La interacción entre especies reactivas de oxígeno (ROS) y el transporte iónico ha sido poco estudiada hasta el momento, por lo que los principales objetivos de la tesis se han centrado en el estudio del transporte iónico en condiciones de estrés oxidativo en diferentes modelos, con la finalidad de contribuir a un mejor conocimiento de los mecanismos subyacentes a la regulación del transporte iónico por parte de estas ROS. En el segundo capítulo se analizan diferencias entre fuentes primarias y secundarias (salinidad) de estrés oxidativo sobre la homeostasis de potasio en dos especies halófitas, Chenopodium quinoa and Atriplex lentiformis. En el tercero el modelo empleado es Arabidopsis thaliana y diferentes mutantes con pérdida/ganancia de función en relación a su capacidad de transportar cobre. El capítulo se centra en la generación de radicales hidroxilo, una ROS altamente tóxica, a partir del cobre, y en su implicación en la regulación de canales iónicos de calcio y potasio. Por último, en el capítulo cuarto, se introduce la activación de los canales de calcio de tipo anexina (Anexina 1 de Arabidopsis y anexina 5 humana) en condiciones de estrés oxidativo.

In this PhD Thesis, a range of electrophysiological and imaging techniques are applied in different models in order to get a better understanding of oxidative stress-induced ion transport. The work is subdivided in 4 chapters. In the first one, ion transport under oxidative stress conditions are reviewed. Taking into account this potential, but still not well characterized interaction between reactive oxygen species (ROS) signalling and ion channel activity, the objectives of this Ph. D. Thesis were to study the influence of oxidative stress on ion transport in different models, in order to contribute to a better knowledge of the mechanisms underlying the possible role of ROS in ion transport regulation. The second chapter analyses differences between salinity-induced oxidative stress and primary oxidative sources in the disturbance of potassium homeostasis in two halophytes, Chenopodium quinoa and Atriplex lentiformis. For the third chapter, seedlings of the plant model Arabidopsis thaliana differing in their ability of copper transport were used. The chapter focuses on copper-induced hydroxyl radical, a highly toxic reactive oxygen species, and its implications on calcium and potassium homeostasis. The last chapter refers to the activation of annexin-type calcium channels (Arabidopsis thaliana annexin 1 and human annexin V) under oxidative stress conditions.