Papel de fip-1 en la regulación del desarrollo y la respuesta a estrés mediante poliadenilación alternativa en Arabidopsis thaliana

Resumen

Las plantas son organismos sésiles que deben adaptar su crecimiento al medio en que se encuentran. Para ello, han desarrollado una serie de mecanismos de respuesta a diferentes señales endógenas y exógenas que regulan la activación de diferentes rutas genéticas. La regulación de la expresión génica en eucariotas se da a distintos niveles, siendo el transcripcional el más estudiado. Sin embargo, los procesos de regulación postranscripcional tienen un papel muy relevante en la regulación de la expresión. Recientemente se ha observado que la poliadenilación de los tránscritos inmaduros es clave en la regulación de la expresión génica, ya que participa en los procesos de procesamiento postranscripcional, estabilidad, exportación nuclear y localización subcelular de los ARN mensajeros. Este nivel de regulación depende de la localización del sitio de corte y poliadenilación (PAS), que se selecciona gracias a la interacción de numerosas proteínas implicadas en el reconocimiento de secuencias y activación de la Poly(A) polimerasa. Este trabajo de tesis doctoral se centra en el análisis de la regulación de la expresión génica por poliadenilación alternativa (APA) en el organismo modelo Arabidopsis thaliana . Se han descrito diferentes tipos de APA que se han relacionado con diferentes tipos celulares, así como con su grado de diferenciación celular: Por un lado, la poliadenilación de diferentes puntos situados en el extremo 3¿UTR (regiones canónicas) da lugar a mensajeros de diferente longitud, portadores de diferentes secuencias diana para proteínas reguladoras implicadas en la estabilidad y localización subcelular del mensajero maduro. Por otro lado, la poliadenilación de regiones no canónicas (extremo 5¿UTR, CDS e intrones) se ha relacionado con sistemas de control de calidad de los mensajeros y con su procesamiento. Se ha identificado un mutante puntual y viable de una de las proteínas responsables del proceso de poliadenilación: FIP1, responsable de la estimulación de la actividad de la Poly(A) polimerasa y del reconocimiento de secuencias específicas del ARN mensajero inmaduro. El mutante fip1-1 presenta un fenotipo pleiotrópico que afecta a distintos aspectos de su desarrollo y respuesta a diferentes estreses abióticos. Se ha realizado una caracterización fenotípica de fip1-1 , así como un perfil transcriptómico por RNASeq y un estudio de sitios de corte y poliadenilación mediante la técnica PATSeq. Estos abordajes han revelado que la regulación de la expresión génica vía APA participa en diferentes procesos de señalización implicados en el desarrollo y la respuesta a estrés. Los resultados obtenidos han permitido identificar regulación vía APA en genes que participan en diferentes procesos de señalización hormonal. Entre ellas, destacan auxinas y ácido abscísico (ABA), ambas reguladoras de algunos de los procesos alterados en el fondo genético fip1-1. Entre estos procesos destacan el desarrollo del meristemo apical principal y las raíces laterales, ambos regulados por las rutas hormonales alteradas en el mutante. Por otra parte, se realizó un análisis de poliadenilación en condiciones de estrés salino y ayuno de nitrógeno que ha permitido identificar en el fondo genético control numerosos casos de APA relacionados con la respuesta a estrés. En cuanto al mutante fip1-1 , tolerante a los estreses analizados, selecciona sitios de corte y poliadenilación propios de la respuesta a estrés incluso en condiciones óptimas de crecimiento. En conjunto, estos datos sugieren que FIP1 participa en la generación de transcriptomas en respuesta a señales endógenas y estímulos ambientales. Así, se ha observado que la regulación de la expresión génica vía poliadenilación alternativa es clave en la regulación del desarrollo y la respuesta a estrés en Arabidopsis, y se propone a FIP1 como selector de sitios de poliadenilación específicos de condiciones de crecimiento óptimas.