Papel del eje regulador DET1-HY5 en el control de la fotomorfogénesis y de la dinámica de la ubiquitinación de histona 2B en Arabidopsis thaliana (L.)

• Autores: Esther Cañibano Morejón
• Directores de la Tesis: Vicente Rubio Muñoz (dir. tes.), Sandra Fonseca (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 141
• Tribunal Calificador de la Tesis: Óscar Lorenzo Sánchez (presid.), Cristina Ortega Villasante (secret.), David Alabadí Diego (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    “DE-ETIOLATED 1” (DET1) es un factor conservado evolutivamente identificado en los años 90 como un represor de las respuestas a la luz en plantas. DET1 parece ser una proteína multifuncional involucrada en numerosas respuestas de desarrollo y estrés. Forma parte de una E3 ubiquitina ligasa de tipo CULINA 4 (CUL4) que actúan en la degradación de proteínas mediada por el proteasoma y actúa en la interfaz entre la remodelación de cromatina y la homeostasis de los factores de transcripción (TF), a través de un mecanismo que, hasta la fecha, no estaba del todo claro. En este trabajo, demostramos que la función de DET1 en la fotomorfogénesis se basa en una asociación directa con la E3 ubiquitina ligasa “CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS 1” (COP1). DET1 media la degradación y el “turnover” de COP1, lo que a su vez es esencial para la degradación proteolítica del TF “ELONGATED HYPOCOTYL 5” (HY5), un regulador maestro de la fotomorfogénesis. A través de este mecanismo DET1 regula la acumulación de HY5 y restringe su unión a loci específicos a lo largo del genoma, evitando así la asociación de HY5 a cientos de dianas secundarias, que frecuentemente también son dianas del TF escotomorfogénico “PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3” (PIF3). En consecuencia, el enriquecimiento ectópico de HY5 en la cromatina favorece la represión génica local y desencadena un fenotipo de tipo-fusca. Por lo tanto, al regular la estabilidad de COP1, DET1 limita el cistroma de HY5, evitando respuestas hiperfotomorfogénicas que podrían comprometer la viabilidad de la planta. En el contexto de la cromatina, en Arabidopsis DET1 se asocia directamente con la histona 2B (H2B) y media la degradación proteolítica del módulo de deubiquitinación de esta histona (DUBm) compuesto por las proteínas “SAGA-ASSOCIATED FACTOR 11” (SGF11), “UBIQUITIN PROTEASE 22” (UBP22) y “ENHANCER DE YELLOW 2” (ENY2). En consecuencia, los mutantes det1-1 muestran fuertes defectos en la acumulación de H2Bub. En este trabajo, mostramos que la supresión de HY5 en un mutante det1-1 es suficiente para restituir los niveles de H2Bub, suprimiendo así los defectos de det1-1 en la acumulación de H2Bub en todo el genoma. Además, HY5 puede asociarse con el DUBm a través de una interacción directa con SGF11, lo que sugiere un papel para el eje regulador DET1-HY5 en la acumulación de marcas de histonas. En conjunto, estos hallazgos revelan un vínculo funcional entre DET1, HY5 y DUBm y allanan el camino para la identificación de nuevos mecanismos reguladores de la cromatina que modulan la regulación transcripcional en respuesta a distintas señales lumínicas

  • English

    DE-ETIOLATED 1 (DET1) is an evolutionarily conserved factor identified in the 90's as a repressor of light responses in plants. DET1 seems to be a multifunctional protein involved in many developmental and stress responses. It is a component of a CULLIN4-based E3 ligase acting in proteasome-mediated protein degradation and works on the interface between chromatin remodelling and transcription factors (TFs) homeostasis through a mechanism that, to date, was not entirely clear. Here, we demonstrate that DET1 function in photomorphogenesis relies in a direct association with the E3 ubiquitin ligase CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS 1 (COP1). DET1 enables COP1 degradation and turnover, which in turn is essential for the proteolytic degradation of the TF ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5), a master regulator of photomorphogenesis. Through this mechanism DET1 regulates the accumulation of HY5 and restricts its binding to specific loci along the genome, thus avoiding HY5 association with hundreds of secondary targets, which are also frequently targeted by the skotomorphogenic TF PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3 (PIF3). Accordingly, ectopic enrichment of HY5 at the chromatin leads to local gene repression and triggers fusca-like phenotypes. Thus, by regulating COP1 stability, DET1 tunes down the HY5 cistrome, avoiding hyperphotomorphogenic responses that might compromise plant viability. In a chromatin context, Arabidopsis DET1 directly associates with histone 2B (H2B) and mediates the proteolytic degradation of the histone H2B deubiquitination module (DUBm) composed of SAGA-ASSOCIATED FACTOR 11 (SGF11), UBIQUITIN PROTEASE 22 (UBP22) and ENHANCER OF YELLOW 2 (ENY2). Accordingly, det1-1 mutant plants show strong defects in H2Bub accumulation. In this work, we show that knocking-out HY5 expression in a det1-1 mutant background is sufficient to restore wildtype H2Bub levels, thus suppressing det1-1 H2Bub defects genome-wide. Moreover, HY5 can directly interact with SGF11 and associate with the DUBm, suggesting a role for the DET1-HY5 regulatory axis in the control of histone modifications landscape. Taken together, these findings unveil a functional link between DET1, HY5 and the DUBm and pave the way to the identification of novel chromatin regulatory mechanisms to finetune transcriptional regulation in response to fluctuating light conditions