Biogénesis y Actividad de miARNs en Arabidopsis thaliana

El control del desarrollo de los distintos órganos involucra la acción conjunta de múltiples redes regulatorias y vías de señalización. Los microARNs (miRNAs) son pequeños ARNs de ~21 nt con importantes roles en la regulación de la expresión génica postranscripcional de eucariotas. Ejercen su función mediante el reconocimiento de secuencias complementarias en mensajeros de ARN regulados, provocando su corte y degradación o arresto traduccional. El módulo regulatorio miR319/TCP se encuentra altamente conservado en plantas, y cumple roles clave en múltiples vías del desarrollo de estos organismos, desde el desarrollo a la senescencia de la hoja, control de la curvatura del órgano, floración, y la biosíntesis y señalización hormonal. En este trabajo, comenzamos realizando un detallado estudio morfológico de hojas de plantas con niveles alterados de los factores de transcripción TCP regulados por el miR319 para caracterizar a nivel celular el rol de este nodo regulatorio en el desarrollo de este órgano. Demostramos que la ganancia de función disminuye la complejidad y tamaño del órgano con una reducción del número de células que lo componen. La pérdida de función a nivel de mutantes simples, dobles y triples en los TCP conlleva, un aumento aditivo en el tamaño de la hoja que se encuentra asociado a un mayor número de células pero más pequeñas. Cuando los niveles de los factores de transcripción estudiados se reducen a menores niveles, siendo la combinación de tres mutantes el punto de transición, los efectos observados se manifiestan como sinérgicos. El fenotipo de la hoja de estas plantas con niveles muy bajos de los TCP evoluciona hacia un aumento de la complejidad del órgano por efectos drásticos en los márgenes. Mediante un estudio de microarreglos y posterior validación, identificamos un nuevo blanco de regulación de los TCP que los vinculan con el control directo de la maquinaria de proliferación celular, algo hasta el momento desconocido. Realizamos un exhaustivo estudio de transcriptómica mediante secuenciación de ARN para caracterizar los perfiles de expresión del margen y centro de la hoja de Arabidopsis thaliana y los efectos de la pérdida de función de los TCP, identificando grupos de genes expresados diferencialmente en cada dominio y su implicancia para el desarrollo del órgano. En segundo lugar, caracterizamos por primera vez el rol del nodo regulatorio miR319/TCP en el desarrollo de la raíz de Arabidopsis. Demostramos que la ganancia de función de estos factores de transcripción afecta negativamente el crecimiento del órgano alterando la organización del meristema apical de la raíz. Además, mostramos que la pérdida de función de los TCP no produce efectos sobre el desarrollo y crecimiento del órgano, en concordancia con nuestras observaciones de que en condiciones normales el miR319 posee una alta actividad en la raíz. Al integrar todos los resultados, podemos postular un nuevo modelo sobre la importancia de este módulo regulatorio para el desarrollo de Arabidopsis, que potencialmente puede extenderse a otras especies vegetales, dada su amplio grado de conservación. En hoja, el miARN regula cuantitativamente a sus blancos permitiendo un adecuado balance entre proliferación y diferenciación celular. En raíz, el rol del miARN es eliminar completamente los transcriptos de los TCP para permitir el correcto desarrollo del órgano, el cual afectan negativamente. En conjunto, este trabajo de Tesis evidencia la naturaleza dinámica de la regulación por miARNs en plantas, de manera que un mismo nodo regulatorio puede alterar su estrategia de funcionamiento y su rol final en base a las necesidades del contexto celular en el que se encuentre.