Molecular components that regulate polarized growth of Arabidopsis thaliana root hairs: Reactive oxygen Species (ROS) and Calcium Transport (Ca2+)

Autor: Denita Juárez, Silvina Paola
Přispěvatelé: Estevez, José M.
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: Los pelos radicales son importantes para la absorción de nutrientes y agua así como para el anclaje de la planta al suelo. Estos poseen un crecimiento polarizado, es decir que crecen únicamente en un solo sentido. Este tipo de crecimiento se caracteriza por tener un comportamiento oscilatorio acompañado por un gradiente de las Especies Reactivas de oxígeno (ROS) y de iones Ca2+. Además, para mantener el crecimiento polarizado es necesaria una vía de retroalimentación positiva entre Ca2+-ROS, donde intervienen enzimas como las NADPH oxidasas (NOXs) que producen anión superóxido (O2-) en el apoplasto celular. En este trabajo se observó que además de la ya descripta NOXC, NOXH y NOXJ son requeridas para el crecimiento polarizado de los pelos radicales. Además se determinó que existe una conexión molecular entre la regulación transcripcional ejercida por la hormona auxina y la producción de ROS por parte de las NOXs. Mediante ensayos de Inmuno-precipitación de la Cromatina (ChIP) seguidos de PCR se observó que el factor de respuesta a auxinas 5 (ARF5) interactúa con el promotor del factor de transcripción tipo bHLH RSL4 (Root hair defective 6 like 4) estimulando la expresión de RSL4. A su vez, RSL4 mostró ser capaz de interactuar y activar la transcripción de los genes de NOXC y NOXJ. Por otro lado, se identificó mediante ensayos farmacológicos que familias de trasportadores de Ca2+ están involucrados en el mantenimiento del gradiente y de las oscilaciones de Ca2+ asociadas a ROS. Particularmente, se caracterizó la familia de ATPasas de Ca2+ tipo PIIA (ECAs). Cuando esta familia es inhibida por el ácido ciclopiazónico (CPA) las oscilaciones y los niveles de Ca2+ se vieron afectados y esto influyó en los niveles de ROS, demostrando la interrelación entre ambos componentes. Dentro de esta familia, se demostró que ECA3 contribuye al mantenimiento de las oscilaciones y los niveles de Ca2+ citoplasmático normales durante el crecimiento polarizado de los pelos radicales. Root hairs are important for water and nutrient uptake as well as they are necessary for attaching plants to the soil. These cells have a polarized growth that means they growth only in one direction. This type of growth is characterized by an oscillatory behavior based on a tip-Ca2+ and ROS gradients. A positive amplification loop exists between Ca2+ and ROS signaling molecules. NADPH oxidases (NOXs), which synthesize superoxide anion in the apoplasto, are involved in ROS homeostasis. Besides the already characterized NOXC, in this work it was determined that NOXH and NOXJ are also required for polarized growth of Arabidopsis thaliana root hairs. In addition, there is a molecular connection between the transcriptional regulation mediated by the hormone auxin and the ROS production. Immunoprecipitation of the chromatin (ChIP)-PCR assays showed that the auxin response factor 5 (ARF5) is able to bind to the promotor of a bHLH transcription factor called RSL4 (Root hair defective 6 like 4) and this interaction stimulates RSL4 expression. In addition, RSL4 was able to bind and activate the transcription of the NOXC and NOXJ genes. On the other hand, pharmacological assays allowed to identify which Ca2+ transporters families are involved in gradient maintenance and in the regulation of Ca2+ oscillations associated to ROS. In particular, a Ca2+ ATPases type PII family (ECAs) was characterized in detail. When the ECA-family is inhibited with cyclopiazonic acid (CPA), Ca2+ levels and its oscillations were affected impacting on ROS levels, proving a close relationship between ROS and Ca2+. In the root hair polarized growth, ECA3 showed to be involved in the maintenance of normal Ca2+ levels and Ca2+ oscillations. Fil: Denita Juárez, Silvina Paola. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
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