Regulación por cianuro del desarrollo del pelo radical y la respuesta a patógenos en Arabidopsis thaliana

Abstract

El cianuro es una molécula tóxica que se produce estequiométicamente en la ruta de biosíntesis del etileno. En Arabidopsis thaliana, el cianuro es destoxificado mayoritariamente por la enzima mitocondrial β-cianoalanina sintasa (CAS-C1). El análisis molecular y fenotípico de los mutantes insercionales de T-DNA de CAS-C1 realizado previamente por nuestro grupo de investigación proponía un papel señalizador del cianuro en los procesos de desarrollo del pelo radical y la respuesta a la infección por patógenos. Se observó una acumulación apical de la proteína de fusión CASC1-GFP mediante microscopía confocal en las mitocondrias de la punta del pelo radical que no se observó en los mutantes de pelo radical cas-c1, scn1-1 ni rhd2. Tanto el análisis transcripcional de los mutantes simples cas-c1, scn1-1 y rhd2 como el fenotípico de los dobles mutantes scn1-1 cas-c1 y rhd2 cas-c1, así como su crecimiento en medios con el antídoto del cianuro hidroxocobalamina demostraron que la mutación cas-c1 es hipostática a scn1-1 y epistática sobre rhd2. Por tanto, el cianuro regula el proceso de formación del pelo radical en etapas muy tempranas del desarrollo. Además, las tinciones específicas de especies reactivos de oxígeno (ROS) y las actividades enzimáticas NADPH oxidasa y glutatión peroxidasa realizadas demostraron que el efecto del cianuro en los pelos radicales es independiente de la acumulación de ROS y de la inhibición de las NADPH oxidasas de raíz. Por otro lado, los análisis transcripcionales de los mutantes simples atrbohD3, NahG y ein2-1 sugirieron una participación del cianuro en la ruta de respuesta a patógenos biótrofos, que se confirmó en los ensayos de infección de los mutantes dobles atrbohD3 cas-c1 y NahG cas-c1 con la bacteria biótrofa Pseudomonas syringae, en los que el cianuro presentó una mayor resistencia a la infección. La observación al microscopio confocal de la proteína de fusión NPR1-GFP y la inmunodetección de NPR1 mostraba una menor cantidad de proteína NPR1 monomérica y, por tanto, funcional, en el mutante cas-c1. Así pues, el cianuro regula positivamente la respuesta a patógenos biótrofos mimetizando la función de la NADPH oxidasa ATRBOHD y esta regulación es dependiente de la acumulación de SA e independiente de la función de la proteína NPR1. Finalmente, se ha identificado un nuevo mecanismo de acción del cianuro a través del cual podría regular la formación del pelo radical y la respuesta a patógenos biótrofos: la modificación post-traduccional S-cianilación.