Las proteínas PAT1: Nuevos reguladores multifuncionales del procesamiento de los ARNm en Arabidopsis thaliana

• Autores: Eduardo Tranque Montes
• Directores de la Tesis: Rafael Catala Rodriguez (dir. tes.), Julio Salinas Muñoz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 118
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Rosario Linacero de la Fuente (presid.), Francisco Javier Gallego Rodríguez (secret.), Óscar Lorenzo Sánchez (voc.), Antonio Leyva Tejada (voc.), José Antonio Jarillo Quiroga (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología por la Universidad Complutense de Madrid
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    El objetivo principal de las plantas, como seres vivos, es maximizar su éxito reproductivo.

    Para ello, es fundamental un adecuado control del crecimiento y desarrollo, que está gobernado, esencialmente, a través de cambios en la expresión génica. Durante los últimos años, numerosos estudios han puesto de manifiesto que la estabilidad de los ARN mensajeros (ARNm) juega un papel decisivo a la hora de determinar los patrones de expresión génica. Entender los mecanismos moleculares que regulan la estabilidad de los ARNm es, por tanto, imprescindible para conocer como las plantas se desarrollan y reproducen.

    Resultados previos en Arabidopsis han demostrado que el complejo citoplasmático LSM1-7, un activador de la maquinaria de decapping, controla los niveles de 5 CAP y, por tanto, la estabilidad de ARNm específicos dependiendo de las señales internas y externas que perciben las plantas. Si esta característica es única del complejo LSM1-7 o compartida por otros componentes de la maquinaria de decapping se desconoce. Las proteínas PAT1 también forman parte de esta maquinaria y se encuentran muy conservadas evolutivamente en eucariotas. Distintos trabajos han demostrado que las proteínas PAT1p de levaduras y PAT1b de humanos son, como el complejo LSM1-7, activadores del proceso de decapping. Así mismo, estudios recientes han indicado que ambas proteínas también están involucradas en el control de la estabilidad de mensajeros de manera independiente del decapping, y que PAT1b está implicada en el proceso de splicing. Un dato muy interesante es que Arabidopsis contiene tres proteínas parálogas PAT1, denominadas PAT1, PAT1H1 y PAT1H2. Sin embargo, hasta el momento, tan solo PAT1 ha sido descrita como activadora del decapping.

    En base a los resultados descritos para el complejo LSM1-7 de Arabidopsis y a la información disponible sobre las proteínas PAT1 de otros organismos, planteamos como hipótesis de trabajo para esta Tesis Doctoral que las distintas proteínas PAT1 de Arabidopsis podrían controlar el correcto procesamiento, a nivel de estabilidad y splicing, de mensajeros específicos, contribuyendo así al establecimiento de los patrones de expresión génica adecuados en cada momento. Para validar esta hipótesis, nos propusimos los siguientes objetivos: (1) caracterizar molecular y fisiológicamente las proteínas PAT1, (2) determinar la implicación de las proteínas PAT1 en el proceso de decapping y (3) establecer la función de las proteínas PAT1 en el procesamiento de mensajeros de manera independiente al decapping. Los resultados obtenidos han revelado que PAT1, PAT1H1 y PAT1H2 regulan diferencialmente el desarrollo de Arabidopsis, determinando patrones específicos de expresión génica. Además, hemos podido demostrar que la proteína PAT1 funciona como un activador del decapping, controlando los niveles de 5 CAP de 168 ARNm, mientras que PAT1H1 y PAT1H2 actuarían como reguladores negativos de dicho proceso. Finalmente, nuestros resultados indican que PAT1, PAT1H1 y PAT1H2 también controlan, de manera redundante, la estabilidad de mensajeros independientemente del proceso de decapping y regulan la especificidad de la actividad del espliceosoma. Las proteínas PAT1, por tanto, muestran una amplia versatilidad funcional que les confiere la capacidad de determinar los patrones de expresión génica específicos, necesarios para el correcto desarrollo de Arabidopsis.

  • English

    The major goal of plants, like all other living organisms, is to maximize their reproductive success. To this, it is crucial an adequate control of their growth and development, which is mainly governed by changes in gene expression. In the last years, different studies have revealed that controlling the stability of messenger RNAs (mRNAs) plays a key role in regulating gene expression. Therefore, identifying the molecular mechanisms underlying mRNA stability is essential to understand how plants develop and reproduce. Previous studies in Arabidopsis have demonstrated that the cytoplasmic LSM1-7 complex, an activator of decapping, determines the levels of 5´ CAP and, as a result, the stability of a specific subset of mRNAs, depending on the external and internal stimuli perceived by plants. Whether this ability is a particular feature of the LSM1-7 complex or it is shared by other components of the decapping machinery, is still unknown. PAT1 proteins are also components of this machinery, and they are highly conserved along evolution. Several reports have shown that PAT1p and PAT1b, function as activators of decapping in yeast and humans, respectively. In addition, it has been recently described that both proteins are involved in controlling RNA stability in a decapping-independent way, and that PAT1b regulates the splicing process. Interestingly, the Arabidopsis genome contains three genes encoding PAT1 paralogous, named PAT1, PAT1H1 and PAT1H2. So far, however, only PAT1 has been described to act as an activator of decapping...