Identificación y caracterización de componentes del síndrome de huida de sombra en arabidopsis thaliana (identification and characterization of shade avoidance components in arabidopsis thaliana)
- Autores: Anahit Galstyan
- Directores de la Tesis: Jaime F. Martínez García (dir. tes.), Montserrat Aguadé Porres (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Albert Boronat (presid.), Gabriela Toledo Ortiz (secret.), Miguel Ángel Blázquez (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Dentro de los diferentes factores ambientales que influyen en en el crecimiento de las plantas, la luz es uno de los más importantes por su papel como señal informativa y posicional. En plantas, los fotorreceptores que han sido mejor caracterizados son los fitocromos, que perciben luz roja (R, del inglés red), y roja lejana (FR, del inglés far red). Entre todos los procesos regulados por los fitocromos, el síndrome de huída de la sombra o SAS (del inglés shade avoidance síndrome) es probablemente el más importante en las plantas crecidas en luz. El SAS se refiere a un grupo de respuestas de las plantas que permiten la adaptación del crecimiento y el desarrollo, a los cambios ambientales, generados por las condiciones de elevada densidad vegetal ya sea en el entorno natural (bosque) como en la agricultura (cultivo). Pese a la complejidad de estas respuestas, el SAS se induce por una sola señal ambiental, la disminución de la razón de luz R:FR. La percepción de esta señal por los fitocromos inicia una compleja red transcripcional.
Uno de los objetivos de este trabajo ha sido la identificacion de nuevos componentes del SAS. Los análisis fisiológicos de las respuestas al SAS indican que los componentes HFR1, SPA1, ELF3, TOC1, ADO1, ARF2, ARF8 y SAV3 tiene un papel importante en la regulación de las respuestas fisiológicas del SAS. Con la finalidad de identificar nuevos factores implicados en la transducción de la señal lumínica, hemos seguido una estrategia genética basada en el cribado de una línea mutagenizada que expresa el gen reportero luciferasa (LUC) dirigido por el promotor del gen PHYB. Esta estrategia nos ha permitido identificar el mutante pharos2-1 (de inglés phyB:luciferase activity in response to shade) que introduce una lesión en el homologo (AT1g10390) de Arabidopsis de la nucleoporina 98 (NUP98). Nuestros datos muestran que PHAROS2, junto con SAR1, SAR3 y NUP45 son nuevos reguladores de traducción de la señal del SAS. Estos nucleoporinas parecen actuar redundantemente en la regulación de los procesos fisiológicos involucrados en las respuestas a la sombra simulada pero los mecanismos moleculares de la acción de cada uno de estos genes pueden ser diferentes para conseguir las mismas respuestas fisiológicas.
En este trabajo se ha caracterizado funcionalmente la estructura y mecanismos de acción del gen PAR1, que codifica un factor de transcripción bHLH atípico. PAR1 junto con su homologo PAR2 actúan como reguladores negativos del SAS. Los análisis de expresión de un grupo de genes regulados por PAR1 nos han permitido identificar varios genes marcadores de actividad de PAR1, siendo estos SAUR15, SAUR68 y D1 (At5g57780) que son dianas directas de su acción. Nuestros resultados de los análisis de distintas formas mutadas y truncadas de la proteína PAR1, sugieren que PAR1 tiende doble mecanismo para localizarse en el núcleos: i) vía una NLS no caracterizada en el dominio N-terminal y ii) vía dimerización con otras proteínas nuclearles bHLH mediante el dominio HLH extendido (HLH y C-terminal). Los datos de mutagenesis direccional junto con los análisis de dimerización nos han permitido demostrar que la habilidad de dimerización es crucial para la actividad biológica de PAR1 y está localizada en el residuo Leu66. Asimismo, hemos encontrado que el dominio acido es accesorio y no es crucial para la actividad de PAR1, por lo cual PAR1 puede actuar como co-factor transcrpicional.
Empleando el sistema de doble hibrido en la levadura hemos identificado una gran variedad de proteínas, mayormente de la familia bHLH que interaccionan con PAR1, incluyendo BIM1, BEEs, HFR1, PIF5 y KIDARI. Hemos propuesto que PAR1 puede actuar como la proteínas ID (de inglés Inhibitor of DNA binding) para modular las respuestas del SAS vía interacción con otros reguladores transcripcionales que podría resular a represión (HFR1) o activación (BIM1) de genes diana (SAUR15, PIL1 etc.). Los datos indican que la sombra simulada altera rápidamente los niveles de hormonas implicados en alargamiento del hipocotilo como auxinas, brasinoesteroides y giberelinas. Además, este trabajo demuestra que varios de estos factores (PAR1, PAR2, BIMs y BEEs) son reguladores de las repuestas de SAS que afectan la sensibilidad de plántula a auxinas. Los datos adicionales presentados en esta tesis doctoral indican que varios de estos factores tienen una distribución restringida en la plántula. Nuestros datos sugieren que la red transcripcional inducida por sombra no está modulada por reguladores maestros si no por una red de reguladores positivos y negativos organizados fundamentalmente en módulos reguladores que controlan los niveles y la sensibilidad a las hormonas tras la de percepción de la sombra simulada. Por lo tanto los resultado expuestos en esta tesis doctoral proveen una base molecular para entender el crecimiento diferencial asociada a las respuestas del SAS.
