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Título

Nuevas implicaciones de la RdDM: Estudio del mutante ocp1 de A. thaliana

AutorLópez Sánchez, Ana
DirectorVera, Pablo
Palabras claveEpigenética
Metilación
Interacción planta patógeno
RNA Polimerasa
Fecha de publicación2010
EditorUniversidad Politécnica de Valencia
ResumenLa respuesta defensiva de las plantas al ataque de un patógeno implica cambios en la transcripción de numerosos genes entre los que se encuentra Ep5C, identificado originalmente en tomate y que codifica una peroxidasa catiónica extracelular cuya expresión se induce en respuesta a la infección causada por la bacteria Pseudomonas syringae, probablemente como consecuencia de la producción de peróxido de hidrógeno. Debido al interés suscitado por dicho gen, y su expresión característica, se llevó a cabo un rastreo de mutantes con expresión desrregulada de la construcción PEp5C:GUS en el organismo modelo Arabidopsis thaliana. De esta manera, se obtuvo una colección de mutantes que mostraban expresión constitutiva del gen marcador GUS, a los que se denominó ocp (overexpressor of cationic peroxidase). Dichos mutantes podrían presentar lesiones en genes implicados en la regulación de Ep5C y por tanto en las vías de señalización que median la respuesta de las plantas frente al ataque de patógenos. Bajo estos antecedentes se ha llevado a cabo un estudio fenotípico y genético del mutante ocp1, el cual porta una alteración en el gen At3g23780 que codifica la proteína NRPD2. NRPD2 corresponde a la segunda subunidad mayor de las ARN polimerasas IV y V recientemente identificadas como específicas de plantas e implicadas en la vía de metilación de ADN dirigida por ARN pequeños interferentes (RdDM). Además, el mutante nrpd2-2 fenocopia la sobreexpresión de PEp5C mostrada por ocp1, así como ocp1 muestra una desmetilación en las dianas típicas de la RdDM (gen SUPERMAN, genes 5S y elemento AtSN1) similar a la que presenta nrpd2-2. Debido a la relación establecida mediante los estudios de genética directa entre la RdDM y la defensa vegetal, se dio paso al estudio de la implicación de la RdDM en la respuesta defensiva. Para ello se empleó una aproximación genética que engloba el uso de diversos mutantes defectivos en proteínas implicadas en el desarrollo de la RdDM. Esta aproximación nos ha permitido identificar un papel relevante de dicha vía en la defensa frente a hongos necrotrofos y potyvirus que era completamente desconocido hasta la fecha. Además, los datos obtenidos en relación a hongos necrotrofos podrían indicar ciertos defectos en la percepción del patógeno, o bien alteraciones en las vías de respuesta a éste, entre las cuales destaca la mediada por el JA. Éstos datos en conjunto con los obtenidos para la bacteria biotrofa P.s.t DC3000, parecen poner de manifiesto el antagonismo de las vías del SA y del JA.
En este escenario AGO4 parece cumplir funciones independientes a las de la ruta clásica de RdDM abriendo la puerta a su interacción con otras vías. Estas funciones no parecen estar relacionadas con la localización de AGO4 en los cuerpos de Cajal, ya que mutantes relacionados con la integridad, función, o movilidad de los x x Cuerpos de Cajal muestran comportamientos similares a los obtenidos para el resto de los componentes de la RdDM y opuestos a los de ago4. Por último se describe la implicación de la RdDM en la vía de señalización mediada por el ABA. En los análisis realizados se observa un comportamiento de hipersensibilidad a la hormona ABA para el mutante nrpd2-2, que correlaciona con la resistencia frente a organismos biotrofos, así como con la hipersusceptibilidad frente a organismos necrotrofos mostrada por el mismo mutante. Pese a la mencionada hipersensibilidad, en nrpd2-2 no se observa resistencia a la desecación, debido probablemente a un aumento en el índice estomático. Teniendo en cuenta los resultados descritos, podemos decir que la RdDM parece implicada en la señalización del ABA, relacionándose así con las respuestas frente a estrés tanto biótico como abiótico. Además, se describe por primera vez la implicación de la RdDM en la diferenciación celular de los estomas. A lo largo del estudio el mutante ocp1 muestra ciertas diferencias respecto a nrpd2-2 lo que revaloriza al alelo como herramienta de gran utilidad que facilite en un futuro la disección y entendimiento de la vía RdDM así como la regulación de las polimerasas IV y V. La RdDM aporta un nuevo nivel de regulación de la información génica, más allá de la secuencia de bases, que afecta a extensas regiones del genoma. La selección evolutiva de este mecanismo en los vegetales tiene sentido bajo un punto de vista adaptativo, ya que mediante su acción se podría modificar la expresión de diversos grupos de genes en función de las presiones ejercidas por el ambiente (pudiendo ser éstos de diversa índole, tales como ataques de patógenos, deshidratación…). Con los resultados obtenidos en el trabajo se implica a la RdDM en la respuesta tanto a estrés biótico como abiótico, en vías para las que no se había descrito hasta el momento, corroborando el significado adaptativo en cuanto a la selección de la RdDM. Sin duda son necesarios gran cantidad de estudios posteriores que colaborarán a dilucidar más en detalle los papeles biológicos en que se implica la vía, así como sus genes diana y las interacciones con otras vías de señalización.
DescripciónTesis doctoral del Departamento de Biotecnología de la Universidad Politécnica de Valencia, realizada en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas.
URIhttp://hdl.handle.net/10261/24902
Aparece en las colecciones: (IBMCP) Tesis
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