Concerted Role of Synaptotagmin 1 and Diacylglycerol Kinases 1 and 2 During Stress Response at ER-PM Contact Sites

• Autores: Selene García Hernández
• Directores de la Tesis: Miguel A. Botella (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Sonia Osorio Algar (presid.), Andrea Chini (secret.), Yohann Boutté (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología Avanzada por la Universidad de Málaga
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RIUMA
• Resumen

  • Los sitios de contacto de membranas (MCS) son regiones en las que dos membranas de orgánulos distintos están cercanas sin llegar a fusionarse, permitiendo funciones esenciales como el transporte de lípidos y la señalización de Ca². En plantas, las sinaptotagminas (SYTs), especialmente SYT1, juegan un rol crucial en la respuesta a estreses bióticos y abióticos mediante su función en los MCS entre el retículo endoplasmático (ER) y la membrana plasmática (PM) (ER-PM CS). SYT1 facilita el transporte de diacilglicérido (DAG) desde la PM al ER, regulando la integridad de las membranas y participando en el ciclo de fosfatidilinositol (PI) para la señalización. Este ciclo ocurre entre la PM y el ER, reponiendo los niveles de fosfatidilinositol fosfatos, requeridos en la activación de la fosfolipasa C (PLC) en la PM ante diferentes estreses para producir DAG. Las diacilglicerol quinasas (DGK1-DGK7 en Arabidopsis), son proteínas ubicuamente distribuidas por los diferentes tejidos que están asociadas con la señalización y el metabolismo. Las DGKs fosforilan DAG produciendo ácido fosfatídico (PA), molécula señalizadora clave en la respuesta al estrés. En plantas, las DGKs también se relacionan con la inmunidad y la resistencia al frío, mostrando su importancia en la adaptación a condiciones ambientales adversas.

    En este estudio se examinan los roles de las SYTs de Arabidopsis (SYT1-SYT5), especialmente en respuesta a estrés ambiental. En experimentos fenotípicos empleando mutantes de pérdida de función (knock out) se observó que SYT1 y SYT3 tienen funciones redundantes en el crecimiento de raíces bajo estrés salino y en daño celular por estrés por frío, mientras que SYT5 actúa de forma independiente, jugando un papel en la resistencia a Pseudomonas syringae. La divergencia evolutiva temprana de los clados SYT1 y SYT5 sugiere especialización funcional en plantas terrestres. Análisis de microscopía revelaron que SYT1 y SYT5 co-localizan en los puntos de contacto ER-PM y forman heterodímeros, por lo que la diferente localización no explicaría su diferente función. Sin embargo, estudios estructurales muestran que las diferencias en los dominios C2B y SMP de estas proteínas podrían explicar su capacidad diferencial de respuesta al Ca2+ y a la unión de membranas, fundamentales en sus roles específicos frente al estrés.

    Asimismo, también se ha explorado la interacción funcional de SYT1 y las DGK1 y DGK2. Para ello se han empleado técnicas de Co-IP, BiFC, FRET y estudio confocal de localización, confirmándose que SYT1, DGK1 y DGK2 forman un complejo en ER-PM CS. Se observó que, bajo estrés por frío, el mutante dgk1dgk2 acumula DAG en el ER, mientras que syt1 lo acumula en PM, apoyando su acción secuencial: primero SYT1 transporta DAG al ER, y seguidamente DGK1 y DGK2 lo fosforilan. Además, análisis transcriptómicos y pruebas de resistencia a congelación sugieren un papel conjunto de estos genes. Así, proponemos que SYT1 y DGK1/DGK2 colaboran conjuntamente en el ciclo del fosfatidilinositol, crucial para la respuesta al estrés.