Caracterización funcional de un nuevo factor bHLH de Zea mays

• Autores: Agnese Rabissi
• Directores de la Tesis: Albert Ferrer Prats (dir. tes.), Montserrat Pagès i Torrens (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Fernández Tiburcido (presid.), Maria Dolors Ludevid Múgica (secret.), Francisco Culiáñez Maciá (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • CARACTERIZACIÓN FUNCIONAL DE UN NUEVO FACTOR bHLH DE ZEA MAYS La sequía es el factor más limitante para el crecimiento de las plantas y el acido abscísico (ABA) es la principal fito-hormona involucrada en la respuesta al estrés hídrico. El núcleo de señalización está formado por: los receptores de ABA PYR/PYL/RCAR, las proteínas fosfatasas de tipo C grupo A (PP2Cs) y las proteínas quinasas de tipo SnRK2 /OST1. Trabajos realizados en nuestro laboratorio permitieron caracterizar una proteína quinasa SnRK2 en maíz, la ZmOST1, que complementa el mutante de pérdida de función de Arabidopsis (ost1-2) en la respuesta a sequía. Realizando un cribado de doble híbrido en levadura, en el que se utilizó ZmOST1 como anzuelo frente a una librería de cDNAs de hoja joven de maíz deshidratada, se identificó un factor de transcripción (TF) de tipo bHLH entre los posibles interactores de la quinasa. En este trabajo se detallan los resultados obtenidos en la caracterización molecular y funcional de este TF denominado ZmKS (kinase substrate) y las diferencias funcionales de sus dos isoformas que se han denominado ZmKS1 y ZmKS2. El estudio del patrón de transcripción muestra que ZmKS se expresa en hoja y raíz de maíz así como en embrión y radícula en plantas transgénicas de Arabidopsis portadoras del promotor ZmKS fusionado a GUS. El patrón de expresión de las dos isoformas indica que los niveles de transcritos de ZmKS2 son más elevados que los detectados para ZmKS1 y que responden de forma similar a distintos tratamientos de estrés: para ambos, con ABA la cantidad de RNA aumenta en hoja y también en raíz con NaCl. Hemos averiguado que ZmKS es una proteína nuclear capaz de homo- y hetero-dimerizár y que interacciona preferentemente con una secuencia de DNA E-box like de 7 bp, como corresponde a un factor de transcripción del tipo bHLH. ZmKS1 y ZmKS2 presentan residuos fosforilables por la quinasa OST1 que son específicos de cada isoforma y ambas son directamente fosforiladas por ZmOST1 in vivo e in vitro. Las dos isoformas interaccionan en planta con ZmOST1 a través del dominio osmótico y/o ABA de la kinasa, esta interacción es nuclear para ZmKS1 mientras para ZmKS2 se localiza en núcleo y citoplasma. Análisis funcionales han revelado que la sobre-expresión de ZmKS en Arabidopsis determina un retraso en la germinación que es dependiente de fosforilación y del tratamiento con ABA. Las plantas transgénicas de ambas isoformas presentan una mayor apertura estomática y una respuesta mayor a la fusicoccina. Sin embargo la regulación estomática en estas plantas no depende de fosforilación. Los ensayos de tolerancia a la desecación tanto en plantas transgénicas de maíz como de Arabidopsis sobre-expresando ZmKS2 presentan una tasa mayor de pérdida de agua: este efecto diferencial de las dos isoformas en las plantas transgénicas sugiere un importante papel regulador del gen ZmKS en la tolerancia a la desecación. ZmKS se autoregularía tanto por splicing diferencial alterando las cantidades relativas de cada isoforma ZmKS1y ZmKS2 como mediante la fosforilación/defosforilación de las mismas.