Estudio de los mecanismos de regulación post-transcripcional de los ritmos circadianos

• Autores: Careno, Daniel Alejandro
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Yanovsky, Marcelo Javier
• Materia: RITMOS CIRCADIANOS; REGULACION POST-TRANSCRIPCIONAL; PROCESAMIENTO DE ARN; ARABIDOPSIS THALIANA; CIRCADIAN RHYTHMS; POST-TRANSCRIPTIONAL REGULATION; RNA PROCESSING; ARABIDOPSIS THALIANA
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los ritmos circadianos permiten a los organismos anticiparse y ajustar su fisiología a los cambios periódicos en el ambiente. Estos ritmos están controlados por el reloj biológico, que consiste en un conjunto de genes denominados el oscilador central que regulan mutuamente su expresión y, además, la de miles de otros genes. Las oscilaciones circadianas en los niveles de ARN mensajero (ARNm) requieren la regulación tanto de la síntesis como de la degradación de ARNm. Mientras que los genes que controlan la síntesis rítmica han sido exhaustivamente caracterizados en hongos, plantas, insectos y mamíferos, los factores involucrados en la degradación del ARNm asociados al reloj han comenzado a ser identificados más recientemente. Entre ellos, el activador de decapping LSM1 y la exorribonucleasa 5’-3’ XRN4 han demostrado desempeñar un papel en la regulación circadiana. En este trabajo mostramos que DECAPPING PROTEIN 5 (DCP5), un represor traduccional que canaliza los ARNm hacia la vía de degradación 5’-3’, es necesario para el correcto funcionamiento del reloj circadiano en Arabidopsis thaliana. Encontramos que la mutante hipomórfica dcp5 presenta un período circadiano más largo que el de plantas silvestres en la expresión de genes del reloj y en los ritmos de movimiento de hojas. Una caracterización molecular, reveló que DCP5 se une directamente a múltiples transcriptos relacionados al reloj y un análisis del transcriptoma reveló que esos mensajeros presentan alteraciones en su fase circadiana de expresión. Los fenotipos alterados asociados al funcionamiento incorrecto del reloj biológico en dcp5 son rescatados en la doble mutante dcp5 rdr6 sugiriendo que DCP5 evita que sus transcriptos blancos sean convertidos en ARNs de interferencia pequeños por la maquinaria de silenciamiento post-transcripcional. Nuestros datos sugieren que la modulación de la traducción de ARN mensajeros juega un papel importante modulando la expresión rítmica de genes del oscilador central y genes que conectan al oscilador central con múltiples procesos biológicos.
Circadian rhythms enable organisms to anticipate and adjust their physiology in response to periodic environmental changes. These rhythms are controlled by the biological clock, which consists of a set of genes known as the central oscillator that mutually regulate each other's expression, as well as that of thousands of other genes. Circadian oscillations in messenger RNA (mRNA) levels require the regulation of both mRNA synthesis and degradation. While genes that control rhythmic synthesis have been well characterized in fungi, plants, insects, and mammals, clock-associated factors involved in mRNA degradation have only recently begun to be identified. Among these, the decapping activator LSM1 and the 5’-3’ exoribonuclease XRN4 have been shown to play a role in circadian regulation. In this work, we show that DECAPPING PROTEIN 5 (DCP5), a translational repressor that channels mRNAs into the 5’-3’ degradation pathway, is required for proper circadian clock function in Arabidopsis thaliana. We found that the hypomorphic mutant dcp5 exhibits a longer circadian period than wild-type plants, both in clock gene expression and in leaf movement rhythms. A molecular characterization revealed that DCP5 directly binds multiple clock-related transcripts, and a transcriptome analysis showed that these mRNAs display altered circadian phase of expression. The clock-related phenotypes observed in dcp5 are rescued in the double mutant dcp5 rdr6, suggesting that DCP5 prevents its target transcripts from being converted into small interfering RNAs by the post-transcriptional silencing machinery. Our data suggests that translational control of messenger RNAs plays a key role in modulating rhythmic expression of core oscillator genes and of genes linking the oscillator to multiple biological processes.
Fil: Careno, Daniel Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.