Estudio de la función de la envoltura nuclear en el proceso meiótico de Arabidopsis thaliana

Resumen

La meiosis es un tipo de división especializada necesaria para la formación de células haploides, las cuales, tras un proceso de diferenciación, darán lugar a los gametos. Durante la meiosis se produce una única ronda de replicación del DNA seguida de dos rondas de segregación cromosómica. Este proceso permite el mantenimiento del número cromosómico de las especies tras la fecundación y a su vez genera nuevas combinaciones genéticas a partir de la información de los parentales. En la primera división de la meiosis, en profase I, la envoltura nuclear lleva a cabo una función relevante participando en el movimiento cromosómico gracias al anclaje de los telómeros a esta estructura. En este anclaje participan las proteínas SUN de los complejos LINC, que permiten una conexión física entre el citoesqueleto y los propios cromosomas. La principal motivación de la tesis es demostrar la participación de otros complejos de la envoltura nuclear o asociados a ésta en el movimiento cromosómico o en otros procesos relevantes durante la división meiótica en plantas. En este contexto, el estudio se ha centrado en los complejos del poro nuclear o la lámina nuclear, a través del análisis de los correspondientes mutantes. Los resultados han demostrado que la mayoría de los mutantes defectivos en proteínas relacionadas con la envoltura nuclear presentan una meiosis normal, posiblemente debido a mecanismos de redundancia funcional o a la presencia de proteínas parcialmente funcionales en los mutantes analizados. Sin embargo, se han observado anomalías meióticas en algunos mutantes defectivos en ciertas proteínas del complejo del poro nuclear, denominadas nucleoporinas. En concreto, se han detectado anomalías en mutantes deficitarios en nucleoporinas de la canasta nuclear, como NUP136, o del subcomplejo Y, como NUP96 o NUP160. En el primer caso, el fenotipo se asocia con defectos en la recombinación homóloga y la presencia de entrecruzamientos cromosómicos, presentando anomalías similares a las observadas en el mutante defectivo para las proteínas SUN. Estos resultados podrían ser indicativos de que NUP136 podría ser importante para el anclaje de los telómeros a la envoltura, contribuyendo al movimiento cromosómico necesario para la búsqueda de homología durante la profase I. Por otra parte, el fenotipo de los mutantes defectivos para las nucleoporinas del subcomplejo Y se caracteriza por la presencia de meiocitos anómalamente condensados y la aparición de fragmentación al final de telofase I. En esta tesis se ha determinado que la fragmentación procede de anomalías en la reparación de las roturas de doble cadena programadas al inicio de la meiosis. Sin embargo, la causa de las anomalías en condensación es desconocida, no pareciendo estar relacionada con cambios epigenéticos o muerte celular. Dada la función estructural de estas nucleoporinas, una posibilidad es que la alteración en la condensación sea consecuencia del colapso de la envoltura y con ello de la cromatina, aunque son necesarios más estudios para demostrarlo. Por último, se ha llevado a cabo una caracterización de los complejos LINC y de los complejos del poro nuclear durante la dinámica meiótica mediante la inmunolocalización de proteínas clave. En este análisis hemos podido comprobar que en la fase de zigotena de la profase I existe una polarización característica de ambos complejos que podría tener una implicación funcional. Para completar el estudio se analizaron estos complejos en mutantes defectivos para los mismos y se comprobó la existencia de alteraciones en el patrón con respecto al control, además de defectos en el movimiento del nucleolo en profase I. En base a los resultados obtenidos en la presente tesis, se puede concluir que los complejos del poro nuclear, junto a los complejos LINC, ambos localizados en la envoltura nuclear, participan en la división meiótica y son esenciales para un desarrollo adecuado de este proceso en plantas.