Mecanismos reguladores del proceso de aclimatación a las temperaturas bajas en arabidopsis mediados por RNAs no codificantes largos

Resumen

El estrés producido por las temperaturas bajas afecta de un modo importante a la supervivencia, al desarrollo y a la distribución de las plantas, y limita el rendimiento de los cultivos. En las regiones templadas, muchas especies han desarrollado una respuesta adaptativa, denominada proceso de aclimatación a las temperaturas bajas, mediante el cual aumentan su tolerancia a las temperaturas de congelación después de estar expuestas durante unos días a temperaturas bajas, entre 0 y 10°C. El proceso de aclimatación es muy complejo y lleva consigo importantes cambios fisiológicos y bioquímicos, la mayor parte de ellos regulados por las temperaturas bajas mediante cambios en la expresión génica. Entender los mecanismos moleculares que median estos cambios es de interés tanto básico como aplicado. Los RNAs no codificantes largos (lncRNAs) se definen como moléculas de RNA con una longitud mayor de 200 nucleótidos que no codifican proteínas, y han emergido recientemente como elementos clave de la regulación de la expresión génica en eucariotas. En plantas, la investigación sobre lncRNAs está todavía en sus inicios y, pese a que diferentes análisis transcriptómicos han permitido identificar miles de ellos, a día de hoy se desconocen la mayoría de sus funciones en la regulación de los procesos biológicos en los que están implicados. Resultados preliminares obtenidos en nuestro laboratorio pusieron de manifiesto la existencia de cuatro lncRNAs de Arabidopsis, a los que denominamos REGULATED IN COLD ACCLIMATION (RICA) 1-4, cuyos niveles están regulados por las temperaturas bajas. En esta Tesis, nos planteamos como hipótesis que estos lncRNAs estarían implicados en la regulación de la respuesta de Arabidopsis a las temperaturas bajas. Para validar esta hipótesis nos propusimos como objetivos, (i) caracterizar molecularmente RICA1, RICA2, RICA3 y RICA4, y (ii) caracterizar funcionalmente RICA1, RICA2, RICA3 y RICA4 en la respuesta de Arabidopsis a las temperaturas bajas. Los resultados obtenidos han revelado que, efectivamente estos lncRNAs, regulan la tolerancia de Arabidopsis a las temperaturas de congelación. RICA1 regula positivamente el proceso de aclimatación a las temperaturas bajas a través de una vía independiente a las vías de señalización más relevantes descritas hasta el momento. Por otro lado, RICA2 es un regulador negativo de la tolerancia constitutiva a la congelación que actúa bloqueando la expresión de parte de la vía de señalización mediada por NPR1. RICA3 modula negativamente el proceso de aclimatación a las temperaturas bajas mediante el silenciamiento de CBF2 a través de su participación en la vía de metilación de DNA mediada por RNA (RdDM). Por último, RICA4 es un regulador negativo del proceso de aclimatación que actúa atenuando la inducción por frío de CBF3 mediante el control de la actividad del complejo represor Polycomb 2 (PRC2). Estos resultados demuestran el papel esencial y la gran versatilidad de los lncRNAs en el control de la respuesta de Arabidopsis al estrés abiótico.