Caracterización molecular y funcional del gen AtMBD4L, codificante de una nueva DNA glicosilasa de Arabidopsis Thaliana

Abstract

La DNA glicosilasa METHYL BINDING DOMAIN 4 (MBD4) al igual que el gen codificante para la misma están muy bien caracterizados en animales. Sin embargo, al presente no existen estudios sobre el gen que codifica para esta enzima en plantas, donde se desconoce su patrón de expresión, participación en procesos biológicos y de desarrollo y sus efectos sobre respuestas al estrés. En bacterias y animales MBD4 forma parte de uno de los sistemas de reparación del DNA donde actúa como DNA glicosilasa monofuncional. Estructuralmente MBD4 pertenece a la superfamilia HhH-GPD y actúa sobre diversos sustratos, constituyendo una enzima multifacética implicada en diversos procesos celulares. En este trabajo de Tesis doctoral se seleccionó y caracterizó un homólogo de MBD4 de humanos en Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), llamada METHYL BINDING DOMAIN 4- LIKE (MBD4L). Los resultados contenidos en este trabajo indican que AtMBD4L presenta dos transcriptos alternativos, uno de ellos no descripto anteriormente. Ambos transcriptos codifican para dos proteínas nucleares que conservan intacto el dominio DNA glicosilasa y difieren en la región N-terminal. Se observó, además que el dominio de MBD4L presenta una estructura similar a la descripta para la superfamilia HhH-GPD DNA glicosilasa, a la cual también pertenece MBD4 de animales y está muy conservado desde bacterias hasta humanos, aunque no presenta proteínas homólogas en Arabidopsis. Para contribuir a la caracterización funcional del gen se estudió la participación de AtMBD4L en procesos de desarrollo y en respuestas al estrés biótico y abiótico. Se determinó que MBD4L participa en la decondensación de heterocromatina centromérica que sufre el genoma de Arabidopsis en infecciones con Pseudomonas syringaae pv. tomato DC3000 (P. syringae pv. tomato) y favorece el crecimiento del patógeno en la planta. Además, el análisis de fenotipos en plantas mutantes y silenciadas para AtMBD4L indicó que dicho gen participa en procesos del desarrollo vegetativo y reproductivo de Arabidopsis. Por otra parte, para abordar la participación de MBD4L en respuestas al estrés abiótico se utilizaron plantas mutantes y líneas transgénias sobre-expresantes, las cuales demostraron que MBD4L estimula la tolerancia al estrés oxidativo y salino en plantas adultas, pero no durante la germinación. Finalmente, durante este trabajo de Tesis doctoral se propusieron diferentes blancos para MBD4L, aunque por el momento se desconoce le mecanismo de acción. En condiciones de infección con el patógeno bacteriano, MBD4L podría actuar sobre las repeticiones y transposones centroméricos, permitiendo la activación de reguladores negativos de la defensa. Durante el desarrollo, MBD4L podría regular la expresión de FLC, determinando el tiempo de floración, posiblemente mediante mecanismos epigenéticos. En condiciones de estrés oxidativo y salino en plantas adultas, MBD4L podría participar en la reparación del genoma de Arabidopsis, removiendo mutaciones tales como U:G, T:G y 5-hmU.