Study on the role of TMV-Cg capsid protein in the modulation of gene expression profile and host factor in Arabidopsis thaliana

Autor: Rodríguez, María Cecilia
Přispěvatelé: Asurmendi, Sebastián
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
instacron:UBA-FCEN
Popis: Las enfermedades producidas por patógenos virales generan cuantiosas pérdidas en laproducción de cultivos de importancia agropecuaria. El impacto de los virus en la alteración de laexpresión génica explica, en parte, las reducciones en el rendimiento de estos cultivos. Por estemotivo, entender los mecanismos por los cuales los virus modulan la expresión de genes delhospedante es de vital importancia para proponer estrategias antivirales efectivas o perfeccionarlas que se están utilizando en la actualidad. En este estudio, se empleó una línea transgénica de Arabidopsis thaliana que expresa la proteínade cápside del virus TMV-Cg (CgCP) con el objetivo de estudiar el efecto de esta proteína en lasalteraciones de la expresión génica y su concomitante impacto sobre los mecanismos de defensa. Inicialmente, se analizó el efecto de la CgCP sobre la expresión de genes implicados en vías dedefensa, observándose que la CgCP modula negativamente la expresión de genes que participande la vía de defensa mediada por ácido salicílico (SA, por sus siglás en inglés) y que, además,tienen un rol reportado frente a defensa antiviral. A continuación, se procedió a analizar elimpacto global de la CgCp sobre el transcriptoma de A. thaliana por medio de un microarreglorealizado en plantas que expresan la CgCP. Los resultados indicaron que la CPCg altera laexpresión de genes que están implicados en una amplia variedad de procesos. El uso deherramientas bio-informáticas permitió determinar que la CgCP regula negativamente laexpresión de una red de genes que presentan en sus regiones promotoras motivos de respuestaa los factores de transcripción W-BOX y al factor Non-Expressor of PR 1(NPR1), un factor centralen la vía del SA. Paralelamente, se observó que durante la infección con el virus TMV-Cg los genesdependientes de la vía de SA son incrementados a tiempos tempranos de infección, mientras quesu expresión disminuye a tiempos tardíos. Por otra parte, se observó que la expresión de la CgCP en plantas de A. thaliana produce unretraso en el crecimiento. En base a estas observaciones, se procedió a estudiar la capacidad dela CgCP de alterar la estabilidad de las proteínas DELLA, las cuales están implicadas en laregulación de vías de desarrollo, como también en la supresión de la vía de defensa mediada por SA. Se observó que la proteína CgCP altera la estabilidad de la proteína RGA, una de las cincoproteínas DELLAs codificadas por el genoma de A. thaliana. Por otra parte, ensayos realizadoscon el virus TMV-Cg mostraron que el virus altera la estabilidad de otra proteína DELLA, laproteína GAI. Además, plantas mutantes para cuatro de los cinco genes que codifican proteínas DELLAs acumularon menores niveles del virus TMV-Cg que las plantas salvajes. En conclusión, los resultados de esta tesis muestran que la CgCP altera la expresión de un amplioconjunto de genes de A. thaliana. En particular, esta proteína modula negativamente un grupo degenes de defensa, dependientes de la vía de SA, a través de la estabilización de las proteínas DELLA. Estos resultados sugieren que la CgCP alteraría la estabilidad de las proteínas DELLAscomo un mecanismo para modular negativamente las respuestas de defensa antivirales. Phytopathogenic viruses produce significant losses on economically important crops species. Those losses are mostly dependent on the alterations of gene expression during viral infections. Consequently, the study of the virus-induced alterations in the gene expression profile isimportant for the development of strategies to reduce the losses caused by plant virus. In this study we used transgenic Arabidopsis plants that express the capsid protein of TMV-Cg (CgCP) with the aim of studying alterations in gene expression and defense mechanisms. First, westudied a subset of genes involved in antiviral defense pathways that are regulated by salicylicacid (SA), and found that CgCP negatively modulates the SA mediated defense pathways. Then,we studied the global impact of CgCP expression in the A. thaliana’s transcriptome. The resultsindicate that the CgCP alters the expression of genes that are involved in a wide range ofprocesses. By means of the use of bioinformatic tools, we found CgCP negatively regulates a genenetwork dependent on Non-Expressor of PR 1(NPR1), which is a central player in the SA mediatedresponse. In parallel, we observed that the expression of this set of genes is also altered during TMV-Cg virus infection. The expression is up-regulated at early time post infection and downregulatedat late time of TMV-Cg infection. Also, we observed that the CgCP expression reduces plant growth of A. thaliana. Based on thesedata, we proceeded to study the alterations of DELLA proteins by CgCP, which are involved in theregulation of development and defense pathways. We found that the CgCP alters the stability of RGA, which is one of the five DELLA proteins codified by A. thaliana. Furthermore, the stability of DELLAs proteins was altered during the TMV-Cg infection. Moreover, it was observed that DELLAproteins negatively modulated the defense transcript profiles during TMV-Cg infection. As aresult, TMV-Cg accumulation was significantly lower in the quadruple-DELLA mutant Arabidopsisplants than in wild type plants. Taken together, in this study we demonstrated that CgCP alters the expression of genes involvedin a wide range of processes, particularly, negatively regulates the salicylic acid-mediated defensepathway by stabilizing the DELLA proteins. These results suggest that CgCP alters the stability of DELLAs as a mechanism of negative modulation of antiviral defense responses. Fil: Rodríguez, María Cecilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Databáze: OpenAIRE
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