Regulatory mechanisms involved in cold acclimation response

Abstract

[EN]Freezing temperatures are one of the environmental stresses with more impact in plant development in temperate regions. By means of cold acclimation, many plant species are able to increase their freezing tolerance in response to low-nonfreezing temperatures. In the last years, an important effort has been made to characterize the molecular mechanisms that control this adaptive process. Transcriptome analyses indicate that cold acclimation is mainly regulated by low temperatures through changes in gene expression. In this regard, it has been reported that 3.4% of Arabidopsis genes are regulated by low temperature, including 95 genes annotated as transcription factors. The control of coldinducible gene expression is very complex and involves many different signaling pathways that, in some cases, seem to share common intermediates. Interestingly, recent reports have shown that RNA processing and export, as well as post-translational modifications, including ubiquitylation and SUMOylation, also play important roles in regulating cold acclimation. Furthermore, histone modifications seem to be relevant in this regulation. In fact, histone acetylation and deacetylation are needed for correct activation of gene expression in response to low temperatures. All these data reveal that post-transcriptional mechanisms should be taken into consideration when analyzing the control of cold acclimation. Following, is a brief overview of the current understanding on the regulatory mechanisms that ensures the accurate development of this adaptive response

[ES]Las temperaturas de congelación son uno de los estreses ambientales con mayor impacto en el desarrollo de las plantas en las regiones templadas. Por medio de la respuesta de aclimatación, muchas especies son capaces de incrementar su tolerancia a la congelación en respuesta a temperaturas bajas propiamente dichas. En los últimos años, se ha realizado un gran esfuerzo en la caracterización de los mecanismos moleculares que controlan este proceso adaptativo. Análisis transcriptómicos indican que la aclimatación al frío es regulada principalmente por cambios en la expresión génica. En este sentido, se ha descrito que la expresión de un 3,4% de los genes de Arabidopsis está regulada por las temperaturas bajas, incluyendo 95 genes anotados como factores de transcripción. El control de la expresión génica inducible por frío es muy complejo e implica diferentes rutas de señalización de la señal que, en algunos casos, parecen compartir intermediarios comunes. Trabajos recientes han mostrado que el procesamiento y movilización de RNA, y algunas modificaciones post-traduccionales de proteínas como la ubiquitinación y la SUMOilización también juegan un papel importante en la regulación del proceso de aclimatación a las temperaturas bajas. Más aún, la modificación de histonas parece ser también relevante en esta regulación. De hecho, la acetilación y deacetilación de histonas es necesaria para una correcta activación de la expresión génica en respuesta a las temperaturas bajas. Todos estos datos ponen de manifiesto que a la hora de estudiar el control de proceso de aclimatación se han de tener en cuenta los mecanismos de regulación post-transcripcional. A continuación, repasaremos los conocimientos actuales sobre los mecanismos que aseguran el correcto desarrollo de esta respuesta adaptativa.