Control genético de la recombinación homóloga en la meiosis de "Arabidopsis thaliana"

Resumen

La meiosis es un tipo de división celular, común en todos los organismos con reproducción sexual. Consiste en una ronda de replicación de DNA y dos divisiones celulares consecutivas, que conducen a la formación de gametos haploides. De este modo, tras la fecundación, se mantiene constante el número cromosómico. Durante la primera división se producen los procesos de sinapsis y recombinación homóloga RH. Para obtener información de dichos procesos en la meiosis de Arabidopsis thaliana se han fijado dos objetivos parciales determinar una función meiótica de genes que codifican proteínas relacionadas con la envoltura nuclear EN ii determinar la influencia de la configuración de la cromatina mediante el análisis de mutantes de genes que codifican para complejos de chaperonas de histonas.El primer capítulo se centró en el estudio de proteínas con el dominio SUN. Estas proteínas se localizan en la membrana nuclear interna de la EN y forman parte de los complejos de interacción núcleo-citoesqueleto, mediando en la interacción entre los telómeros y las proteínas motoras que van a generar los movimientos cromosómicos. En Arabidopsis se han identificado cuatro genes SUN aunque tan solo AtSUN1 y AtSUN2 poseen el dominio funcional conservado y localizado en el carboxilo terminal de la proteína, tal y como ocurre en el resto de eucariotas. En este trabajo se describe, mediante el estudio de dos dobles mutantes, cómo ambas proteínas tienen funciones solapantes. Las plantas que carecen de ambas proteínas son semiestériles como consecuencia de defectos graves en meiosis. El segundo capítulo está dedicado a analizar las consecuencias en mitosis y meiosis de la pérdida de la chaperona de histonas CAF1, responsable de reestructurar la fibra de cromatina tras la síntesis de DNA. En Arabidopsis CAF1 consta de tres subunidades. Los mutantes para la subunidad mayor, Atfas1 muestran anomalías en el desarrollo: hojas dentadas, tallos fasciados y fertilidad reducida. Además estas plantas presentan inestabilidad genómica, con roturas de doble cadena en el DNA de manera espontánea y una mayor sensibilidad a agentes inductores de daño genético o de estrés replicativo. Otra característica especial de este tipo de mutantes es que presentan una pérdida progresiva de secuencias teloméricas y rDNA 45S. El análisis de expresión ha demostrado como algunos genes de reparación implicados en RH están sobreexpresados y algunos genes implicados en C NHEJ están reprimidos. Estos resultados podrían explicar el aumento de la RH intracromosómica y la pérdida de secuencias rDNA 45S mediante RH no alélica. Sin embargo, el análisis de dobles mutantes Atfas1 4 Atrad51 sugiere que la ruta de SSA sea la implicada en este fenotipo. Por otro lado, el acortamiento telomérico podría producirse como consecuencia de fusiones cromosómicas entre estas secuencias mediante B NHEJ.En la línea germinal de Atfas1 4 hay un incremento en el número de DSB y una hiperactivación de la RH, sin que la frecuencia de quiasmas aumente, aunque sí se incremente la tasa de conversión génica, lo que podría indicar la existencia de un mecanismo de homeostasis del sobrecruzamiento. Las diferencias entre los dobles mutantes que carecen de AtRAD51 o AtDMC1 en relación a los parámetros meióticos evidencian que, aunque ambas recombinasas pueden promover interacciones entre homólogos y son indispensables para completar la sinapsis, AtDMC1 podría tener un papel preponderante en las mismas. No obstante, AtRAD51 es necesaria para que se produzca una carga correcta de AtDMC1 sobre los ejes cromosómicos.