Regulació gènica de proteïnes de reserva en cereals. Factors de transcripció implicats
- Autores: Elisabet Gas i Pascual
- Directores de la Tesis: Dolors Ludevild Múgica (dir. tes.), Albert Ferrer Prats (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2007
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: Albert Boronat (presid.), Teresa Altabella Artigas (secret.), Jesús Vicente Carbajosa (voc.), Victoria Lumbreras Ruíz (voc.), Jaime F. Martínez García (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Linterès de lestudi de la regulació dels gens de proteïnes de reserva de cereals prové del fet que són gens específics de llavor, amb una expressió lligada al desenvolupament del gra, i molts dells mostren una gran eficiència transcripcional. Els patrons dexpressió daquests gens suggereixen lexistència de complexes reguladors constituïts per diferents activadors transcripcionals que reconeixen els elements en cis- implicats en la seva expressió. Tot i els nombrosos estudis fets, els mecanismes moleculars implicats es coneixen poc.
A blat de moro, el nostre model destudi, les proteïnes de reserva sacumulen majoritàriament a lendosperma i, en menor mesura, a lembrió. A endosperma sacumulen les zeïnes (les prolamines de blat de moro), mentre que a embrió trobem globulines i oleosines. Tant les zeïnes com les globulines sacumulen en orgànuls derivats del reticle endoplasmàtic anomenats cossos proteics, mentre que les oleosines sacumulen en cossos lipídics.
Linterès del nostre grup se centra en el gen gamma-Z, que codifica per una proteïna de reserva dendosperma, la gamma-zeïna. El gen gamma-Z està present en una o dues còpies per genoma haploide i, en canvi, el seu producte representa fins al 15% del contingut proteic del gra, suggerint una fina regulació gènica.
Lobjectiu general daquest treball era caracteritzar nous factors de transcripció implicats en la regulació de lexpressió del gen gamma-Z i altres factors reguladors de lexpressió de gens de proteïnes de reserva no específics dendosperma però també lligats al desenvolupament de la llavor.
Els objectius concrets així com els resultats obtinguts es descriuen breument a continuació:
1) Caracterització funcional del factor proteic PBF com a regulador positiu del gen gamma-Z. Identificació del domini activador de PBF. PBF és un activador transcripcional del promotor del gen gamma-Z i volíem caracteritzar el domini responsable daquesta funció mitjançant estudis dactivació per expressió transitòria en endospermes joves de blat de moro. Aquests estudis van revelar que el domini activador de PBF es localitza en el seu domini C-terminal, però que lactivitat daquest factor proteic depèn de la seva capacitat dunió al DNA.
2) Recerca de nous factors de transcripció responsables de lexpressió del gen gamma-Z i implicats en el reconeixement de seqüències presents a la regió proximal del seu promotor: clonatge del gen GAMYB de blat de moro i estudis dimmunolocalització. Caracterització daquest factor com a regulador transcripcional del gen gamma-Z.
El gen ZmGAMYB codifica per un factor de transcripció de tipus Myb R2R3, que suneix de forma específica a la caixa AACA del promotor del gen gamma-Z i que és capaç dactivar lexpressió daquest gen a partir del seu promotor. ZmGAMYB sexpressa específicament a endosperma de blat de moro en desenvolupament, coincidint amb el patró dexpressió de PBF i concordant amb la possibilitat de que reguli lexpressió del gen de la gamma-zeïna. El factor mGAMYB sacumula a les capes més superficials daquest teixit (aleurona i subaleurona).
3) Recerca de nous factors de transcripció implicats en lexpressió de gens de proteïnes de reserva no específiques dendosperma: clonatge del gen FUSCA3 de blat de moro, estudis dimmunolocalització a gra de blat de moro i posterior caracterització daquest factor.
El gen ZmFUSCA3 codifica per un factor de transcripció de tipus B3 i sexpressa majoritàriament a embrió de blat de moro en desenvolupament. El factor mFUSCA3 sacumula massivament a laleurona i a lembrió, suggerint que sigui un regulador de lacumulació de productes de reserva en aquests teixits. FUSCA3 és capaç dunir-se a la caixa RY-like present a la regió proximal del promotor del gen gamma-Z, tot i que de forma poc específica, però no és capaç dactivar lexpressió daquest gen a partir del seu promotor.
" THESIS EXTRACT:
In cereals, major seed storage proteins are called prolamins and accumulate primarily in the endosperm. Prolamin genes are tissue specific and show high efficiency levels, suggesting tight genetic regulation.
In maize, our model specie, prolamins are accumulated in ER derived structures called protein bodies, whereas other storage proteins such as globulins or oleosins accumulate in the aleurone layer and in the embryo.
The interest of our group resides in the gamma-zein, an endosperm specific storage protein, which constitutes the 15% of the proteic content of the grain, whereas its gen is present in only one or two copies per haploid genome.
The object of the present work was to characterize new transcription factors implicated in seed storage gene expression linked to grain development, especially those involved in gamma-Z gene expression. Specific objectives as well as results achieved are briefly described bellow.
1) Functional characterization of PBF as a positive regulator of gamma-Z gen. PBF is a transcriptional activator of gamma-Z gene and its activation domain is located in the C-terminal region of the protein, but its activity depends on its binding to DNA.
2) New transcription factors involved in gamma-Z gene expression: cloning of GAMYB gene in maize and immunolocazation assays. Characterization of this factor as a transcriptional regulator of gamma-Z gene.
ZmGAMYB encodes a Myb R2R3 transcription factor that specifically binds to the AACA box of the gamma-Z gene promoter and activates gamma-zein expression from this promoter. ZmGAMYB is specifically expressed in maize developing endosperm, as other gamma-Z regulators do. The proteic factor accumulates in the more superficial layers of this tissue (aleurone and subaleurone).
3) New transcription factors related to seed storage gene expression: cloning of FUSCA3 gene in maize, immunolocazation assays and characterization of this factor.
ZmFUSCA3 encodes a B3 transcription factor highly expressed in maize developing embryo. The proteic factor accumulates massively in the aleurone layer as well as in the embryo, suggesting a regulatory role in seed storage products accumulation in these tissues. FUSCA3 binds RY-like motives of the gamma-Z gene promoter, with weak specificity, but does not activate expression from this promoter."
