Estudio de la expresión génica mediada por Brasinoesteroides en plantas de Arabidopsis thaliana - (:unkn) unknown (FCA-UNR, 2018)
El crecimiento de los órganos en Arabidopsis thaliana puede dividirse en dos etapas: una etapa temprana de proliferación celular, generando las particiones del tejido de los órganos; y una etapa mediada por expansión celular donde ocurre el alargamiento celular, estableciendo el tamaño que tendrá el órgano maduro (Donnelly, Bonetta et al. 1999). En estas etapas la regulación hormonal juega un papel fundamental, desencadenando efectos pleiotrópicos según el requerimiento de la planta entre los que se encuentra la deposición y modificación del material de la pared celular (Reiter 2002). Existen tres hormonas principales involucradas en la regulación del crecimiento celular, Giberelinas, Auxinas y Brasinoesteroides, siendo las últimas dos las mayormente estudiadas (Sun, Fan et al. 2010). Los Brasinoesteroides (BR) son hormonas esenciales para un amplio número de procesos fisiológicos a través de todo el ciclo de la vida de las plantas (Clouse and Sasse 1998). Estas hormonas, se clasifican como un grupo de hormonas esteroides de plantas, las cuales juegan un rol fundamental en orquestar las respuestas a estímulos ambientales y de desarrollo. Se encuentran ampliamente distribuidos entre las embriofitas, regulando múltiples procesos biológicos, tales como la elongación de la pared celular, la diferenciación vascular, fotomorfogénesis, senescencia y respuesta a estrés. Mutantes deficientes o insensibles a los BR presentan una gran variedad de defectos en el crecimiento, entre los que se encuentran enanismo, menor tasa de germinación de las semillas, hojas curvadas, floración tardía, macho esterilidad y fotomorfogénesis alterada (Li, Nagpal et al. 1996, Szekeres, Nemeth et al. 1996). Estudios Fisiológicos en Arabidopsis thaliana demostraron que los BR promueven la elongación celular, aumentan la tolerancia al estrés ambiental y aumentan la resistencia al ataque de patógenos. Los BR actúan a través del receptor del tipo quinasa BRI1, y utiliza una vía de transducción de señales para activar por desfosforilación miembros de los factores de transcripción de la familia BZR (Kim, Guan et al. 2009) y BES (Singh, Fridman et al. 2014). Actualmente se sugiere que la fosforilación controla a los FT BES1/BZR1 de diversas maneras, incluyendo el marcado para degradación mediante proteosoma, la retención de estos factores en el citoplasma, y la disminución en la actividad de unión a ADN (HEMATY). Estos reguladores son únicos en plantas y presentan un elevado porcentaje de identidad y similitud. Ambos presentan una región de unión a ADN del tipo hélice-giro-hélice básico en el extremo N terminal, y se unen a la región promotora E-Box (CANNTG) y BRRE (CGTGT/CG), respectivamente (He et al., 2005). De la totalidad de genes inducidos por BR, se cree que un 80% de ellos se encuentran regulados por la acción de BRI1 (Sun et al., 2010), mientras que los restantes podrían ser regulados por vías alternativas. Numerosos genes que responden al tratamiento por BR han sido identificados por diversos estudios de microarreglos (Mussig, Fischer et al. 2002, Goda, Sawa et al. 2004, Nemhauser, Mockler et al. 2004, Goda, Sasaki et al. 2008, Guo, Li et al. 2009). Sin embargo, el grupo de datos correspondiente a estos estudios se superpone solo parcialmente, presuntamente debido a diferencias en las condiciones ensayadas y a los efectos tejidos específicos de los BR. Esto sugiere que posiblemente no todos los genes de respuesta a BR hayan sido identificados todavía. 12 Entre los genes regulados por los BR se encuentran los que codifican enzimas con actividades asociadas al metabolismo de la pared celular como celulosas sintasas, pectinesterasas, xiloglucosiltransferasas y expansinas. Se cree que estas últimas direccionan la expansión celular en respuesta a BR, favoreciendo una desestructuración de la pared celular, seguida de una elongación mediada por las fuerzas asociadas al turgor celular (Cosgrove 1993). Estudios previos realizados en nuestro laboratorio indicaron que la expresión de módulos de unión a carbohidratos (CBM) en la pared celular (plantas EXPA8-SBD123) pueden favorecer la expansión celular de manera similar a la acción de las expansinas (Grisolia, Peralta et al. 2016). Es más, diversas expansinas presentan en su secuencia dominios de unión a carbohidratos sospechados de jugar un papel clave en el mecanismo de acción de las mismas (Marga, Grandbois et al. 2005). La proteína THE1 pertenece a un grupo de receptores de membrana del tipo quinasa, con la capacidad de sensar la integridad de la pared celular y de desencadenar una señal al interior de la célula, generalmente asociada a la promoción del crecimiento y/o a la defensa contra patógenos. das con BR (Schroder, Lisso et al. 2014), presentan una atenuación en los fenotipos de incremento de crecimiento. Estos estudios dejan muchas preguntas abiertas. Propongo contrastar la variación en la expresión de genes mediada por BR por la vía THE1/HERK en Arabidopsis thaliana.
Keywords: Expresión génica; Arabidopsis thaliana; Brasinoesteroides; Hormonas