Análisis genético de la regulación del almacenamiento de ARNm en cuerpos citoplasmáticos de granos de polen maduro en Arabidopsis thaliana

• Autores: Scarpin, María Regina
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Muschietti, Jorge Prometeo
• Materia: POLEN; GENES TARDIOS; CUERPOS DE CAJAL; CUERPOS DE PROCESAMIENTO; GRANULOS DE ESTRES; POLLEN; LATE GENES; CAJAL BODIES; PROCESSING BODIES; STRESS GRANULES
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Se ha descripto que algunos ARNm de polen son sintetizados durante el desarrollo del poleny acumulados en grano de polen maduro deshidratado, para ser traducidos luego de lagerminación del polen. Nuestra hipótesis es que la regulación de la acumulación de estos ARNm de polen pre-sintetizados está mediada por cuerpos citoplasmáticos. Para probar dichahipótesis, analizamos la localización celular de algunos ARNm pre-sintetizados durante eldesarrollo del polen utilizando el sistema MS2-CP. Utilizamos como sistema biológico a Arabidopsis thaliana que permite llevar a cabo un análisis genético, molecular y de desarrollode la expresión específica de genes de polen. Por otro lado, estudiamos gránulos de estrés (SG) y cuerpos de procesamiento (PB) en polen maduro de Arabidopsis como posiblesestructuras celulares donde estos ARNm pre-sintetizados polínicos puedan ser almacenados. En otra línea de estudio, caracterizamos cuerpos de cajal (CB) para investigar si su número ytamaño varían durante los procesos de división celular y diferenciación celular que ocurrenen el desarrollo del grano de polen. Nuestros resultados demuestran la presencia de agregados de ARNm citoplasmáticos enpolen maduro en líneas transgénicas que contienen el sistema MS2-CP. Validamos ycuantificamos estos agregados de ARNm usando un análisis automatizado de MATLAB. Luego verificamos si estos agregados de ARNm co-localizan con gránulos de estrés y/ocuerpos de procesamiento mediante el análisis de líneas transgénicas que expresan el sistema MS2-CP y a la vez proteínas marcadas de SG o PB. Hemos demostrado que uno de cadacinco agregados, aproximadamente, co-localiza con alguna de las proteínas marcadoras de PB, lo que sugiere que los PB son sitios de almacenamiento de los ARNm en granos de polenmaduro. Además, analizamos de qué manera se afecta la presencia y la localización de losagregados citoplasmáticos en ausencia de los genes marcadores de SG y PB. Hemosdeterminado que dichas proteínas serían necesarias para la localización de los ARNm enacúmulos citoplasmáticos. Nuestros resultados además sugieren que los CB respondendurante el desarrollo del polen a las diferentes necesidades fisiológicas de los distintos tiposde células gametofíticas masculinas. Estos resultados contribuirán a entender los mecanismosde regulación transcripcional y traduccional en granos de polen de Arabidopsis thaliana.
It has been described that some pollen mRNAs are synthesized during pollen developmentand accumulated in dehydrated mature pollen grains, being translated only after pollengermination. Our hypothesis is that the regulation of the accumulation of these presynthesizedpollen mRNAs is mediated by cytoplasmic bodies. To probe this, we analyzedthe cellular localization of some defined pollen pre-synthesized mRNAs during pollendevelopment using the MS2-CP system. We used Arabidopsis thaliana a good system tocarry genetic, molecular and developmental analysis of specific expression of pollen genes. We study stress granules (SG) and processing bodies (PB) in Arabidopsis mature pollen aspossible cellular structures where these pre-synthesized pollen mRNAs can be stored beforebeing translated. We also characterized Cajal Bodies (CB) in order to investigate whethertheir number and size vary during cell division and cellular differentiation processes thatoccur during pollen development. Our results showed the presence of cytoplasmic mRNA aggregates in mature pollen ontransgenic lines containing the MS2-CP system. We validated and quantified these mRNAaggregates using a MATLAB automated analysis. Once confirmed, we studied whether thesemRNA aggregates co-localized with stress granules and processing bodies by analyzingtransgenic lines expressing both the MS2-CP system and tagged marker proteins from either SG or PB. Our findings showed that one of five aggregates, approximately, co-localized withsome marker protein from PBs, which indicates that these pre-synthesized pollen mRNAs cabbe stored in PB. Otherwise, we analyzed whether the localization of these cytoplasmicaggregates is modified in the absence of the marker for SG and PB. Our results furthersuggested that CB respond during pollen development to the diverse physiological needs ofthe different types of male gametophytic cells. Our results would contribute to understand themechanisms of transcriptional and translational regulation in Arabidopsis thaliana pollen.
Fil: Scarpin, María Regina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.