Rol de las proteínas B-box en las respuestas de escape al sombreado en Arabidopsis thaliana

• Autores: Crocco, Carlos Daniel
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Botto, Javier Francisco
• Materia: ESCAPE AL SOMBREADO; CANOPEO; PROTEINAS B-BOX; FITOCROMO; ARABIDOPSIS; SHADE AVOIDANCE; CANOPY; B-BOX PROTEIN; PHYTOCHROME; ARABIDOPSIS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Cuando las plantas crecen a altas densidades perciben la presencia temprana de plantas vecinas sensando los cambios en la calidad de luz que las rodea. Esta percepción es mediada principalmente por los fitocromos, una familia de fotorreceptores que detectan una reducción en la relación rojo:rojo lejano (R:RL) causada por la proximidad de plantas vecinas induciendo un conjunto de respuestas morfo-fisiológicos tales como la elongación de hipocotilo y tallo, dominancia apical, aceleración de la floración, entre otros. Este conjunto de respuestas plásticas constituye “el síndrome de escape al sombreado”, SAS (del inglés, Shade Avoidance Syndrome). Si bien en los últimos años se ha comenzado a comprender los mecanismos moleculares involucrados en la SAS, aún nuestro conocimiento es escaso. En esta tesis estudiamos la función de las proteínas B-Box (BBX) en la señalización de la SAS en plántulas de Arabidopsis thaliana, enfocando nuestra atención en un subgrupo de esta familia que se caracteriza por presentar un doble dominio B-box en su región amino terminal. La caracterización fisiológica de algunos mutantes simples nos permitió demostrar que BBX18 y BBX24 promueven, mientras que BBX19, BBX21, BBX22 inhiben la respuesta de elongación por sombra. En particular, estudiamos el mecanismo de acción de BBX21 y BBX24 en la señalización de las SAS mediante aproximaciones genéticas-moleculares y fisiológicas. La escasa similitud que detectamos entre los transcriptomas asociados a BBX21 y BBX24 en respuesta a las señales de sombra sugiere que ambas proteínas participarían por vías distintas de señalización. En sombra prolongada, la función de BBX21 es inhibir la expresión de genes que codifican para proteínas involucradas en el crecimiento y proliferación celular, mientras que BBX24 promueve la expresión de genes del metabolismo y señalización de hormonas vinculadas a la SAS. Por medio de aproximaciones genéticas demostramos que BBX21 modula esta respuesta interaccionando genéticamente con COP1 (CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC1), un represor maestro de la fotomorfogénesis que promueve la SAS. También demostramos que BBX24 participa en la misma vía de señalización que PIF4 (PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4), un factor de transcripción que promueve la elongación, y que interviene en la síntesis de giberelinas para promover la SAS. En base a los resultados obtenidos, se propone un posible mecanismo de acción de estas proteínas BBX en la modulación de la respuesta de escape al sombreado.
Plants grown at high densities perceive the presence of neighboring plants by sensing changes in light quality that surrounds and adapt their growth and development (Ballaré et al., 1990). This perception is mediated primarily by phytochrome, a family of photoreceptors that detect a reduction in the red:far red (R:RL) ratio as reliable indicator of future competition. Low R:FR light is perceived by the phytochromes, triggering dramatic changes in gene expression which lead to changes at morpho-physiological levels of shaded plants, such as hypocotyl and stem elongation, apical dominance and acceleration of flowering, which are collectively known as the shade-avoidance syndrome (SAS). Using Arabidopsis thaliana as model system, we study the role of B-Box proteins (BBX) in the SAS signaling pathway. Our study focused on the characterization of a subset of these BBX proteins, which have a high homology between their sequences and two Bbox domains at the N-terminal region. The physiological characterization of some single mutants allowed us to demonstrate that while BBX18 and BBX24 promote elongation, BBX19, BBX21 and BBX22 inhibit elongation response under shade. We use physiological, genetic and molecular approach to understand the mechanism of action of BBX21 and BBX24 in the SAS signalling pathway. The low similarity between the transcriptomes of BBX24 and BBX21 suggested that both proteins participate by different signaling pathways to modulate SAS. In long term shade, BBX21 inhibits the expression levels of genes that promote cell growth and proliferation, while BBX24 is promoting genes involve in hormones biosynthesis and signaling pathway related to the shade. Applying genetic approaches, we demonstrated that BBX21 interacting genetically with COP1 (CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC1), a master repressor of photomorphogenesis, in the regulation of SAS. We also demonstrated that BBX24 and PIF4 (PHYTOCHROMEINTERACTING FACTOR 4) are part of the same signaling pathway and that BBX24 promoted gibberellin biosynthesis during the SAS. Based on these results, we propose a possible mechanism of action of these BBX proteins in shade avoidance response.
Fil: Crocco, Carlos Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.