Función del microARN miR396 y los Factores de Transcripción GRFs en el desarrollo de Arabidopsis thaliana

Las plantas dependen de las células madres (SC, del inglés Stem Cells) para la generación de los diferentes tipos celulares que constituyen sus órganos. Las SC se localizan dentro de contextos celulares específicos, llamados nichos de células madre (SCN, del inglés Stem Cell Niche). Mientras que las SC se dividen lentamente para generar diferentes tipos celulares, su progenie generalmente experimenta divisiones celulares rápidas de amplificación que aseguran el correcto crecimiento del órgano. Posteriormente, estas células se diferencian y adquieren su tamaño y forma final. A lo largo del eje longitudinal de la raíz se pueden identificar claramente diferentes zonas de desarrollo abocadas a procesos de generación de nuevos tipos celulares, proliferación celular, elongación y maduración. La familia de factores de transcripción GROWTH-REGULATING FACTOR (GRF) es una pequeña familia de genes que se encuentra ampliamente conservada en plantas y se encuentra definida por la presencia de dos dominios protéicos llamados, WRC y QLQ. La expresión de los GRFs se encuentra reprimida a nivel post-transcripcional a través de la actividad del microARN miR396. Como resultado de esta regulación, estos factores de transcripción se expresan preferentemente en tejidos en proliferación celular donde promueven la división celular. La actividad de los GRFs también se encuentra regulada por la interacción con una pequeña familia de genes, conocida como GRF INTERACTING FACTORs (GIFs) que en Arabidopsis, está compuesta por tres miembros: ANGUSTIFOLIA3 (AN3), también conocido como GIF1, GIF2 y GIF3. En este trabajo de tesis describimos el papel de la red regulatoria conformada por el miR396, los GRFs y sus coactivadores GIFs en el contol del desarrollo de la raíz. Realizamos la caracterización fenotípica de plantas con niveles alterados de los diferentes componentes del sistema, el análisis de sus patrones de expresión y la evaluación de la interacción con otras vías regulatorias que controlan el desarrollo radicular. En primer lugar, mostramos que el miR396 regula la transición de las SC a las células en activa proliferación (TACs, del inglés "transit-amplifying cells"). Los GRFs se expresan en TACs, pero son excluídos de las SC gracias a la regulación por el miR396. A su vez, los factores de transcripción GRF reprimen genes normalmente expresados SC en las TACs, siendo esto esencial para la rápida progresión del ciclo celular, característica distintiva de esta zona que posibilita la amplificación del número de células del órgano en crecimiento. Además, encontramos que al suprimir la regulación de la expresión de los GRFs por el miR396 en el SCN ocurre una distorsión de la organización del centro quiescente (CQ). Estos resultados demuestran que las interacciones entre el miR396, los GRFs y los genes específicos de SC son necesarias para establecer el límite entre el SCN y la región de activa proliferación celular. A continuación, describimos la función de los GIFs, que si bien no pueden unirse al ADN per se, interactúan físicamente con los GRFs, funcionando como coactivadores transcripcionales de estos FTs. Además de la interacción con los GRFs, se ha visto que AN3 interactúa con componentes de complejos de remodelación de la cromatina tales como la ATPasa SWI/SNF BRAHMA. Encontramos que los GIFs actúan en las TACs junto con los GRFs para reprimir los genes normalmente expresados en las SC. Sin embargo, una inspección más detallada indicó que los GIFs también forman parte de una vía regulatoria independiente de los GRFs necesaria para mantener la integridad del CQ. Estos resultados indicaron que los GIFs regulan la expresión de los mismos genes en formas opuestas, dependiendo del contexto celular quizas mediante la formación de diferentes complejos. Finalmente, se generaron herramientas y se llevaron a cabo experimentos de transcriptómica para comenzar a dilucidar la red regulatoria controlada por los complejos GRF/GIF en el sistema radicular. Los datos obtenidos se utilizaron para identificar candidatos a ser regulados de forma directa por estos factores de transcripción. La información y las herramientas generadas son importantes para comprender los mecanismos moleculares por los cuales los GRFs y GIFs regulan diferentes procesos de desarrollo.Fil: Ercoli, María Florencia. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR-CONICET); Argentina