Identificació i caracterització funcional dels complexes proteics dels receptors BRL1 i BRL3 en el teixit vascular d’Arabidopsis Thaliana

Els esteroids juguen papers clau en el creixement I el desenvolupament d’eucariotes multicel•lulars. En plantes, aquestes hormones, anomenades Brassinosteroides (BRs), estan involucrades en una gran varietat de processos biològics essencials per a les plantes. S’han descrit anteriorment dos receptors de BRs del tipus Leucine Rich Repeat Receptor Like Kinase LRR-RLK, BRASSINOSTEROID RECEPTOR LIKE 1 i 3 (BRL1 i BRL3 respectivalemt) que són homòlegs al receptor principal BRI1 i són necessaris pel desenvolupament vascular. Tot i que els principals components de la senyal ja han estat identificats pel seu homòleg més pròxim, el receptor BRI1, els complexes de BRL1 i BRL3 juntament amb els candidats co-receptors així com els components de la ruta de senyalització encara no han sigut identificats. Per tal d’entendre millor la funció molecular d’aquests receptors de BRs en la planta aquesta tesis doctoral planteja dues aproximacions: com a primera aproximació, vaig realitzar un estudi fenotípic del desenvolupament del teixit vascular a la planta model Arabidopsis thaliana (Arabidopsis). Disposant d'una amplia bateria de mutants de síntesis de la hormona i senyalització del receptor BRI1, vam analitzar quantitativament el seu patró vascular a la tija d'Arabidopsis. Vam establir els paràmetres en les plantes silvestres [Col-0 wild type, (WT)] i els vam analitzar a tots i cadascun dels mutants. Això conjuntament amb una col•laboració amb la Dr. Marta Ibañes, física de la Universitat de Barcelona que va construir un model matemàtic per simular la formació del patró vascular ens va permetre el•laborar una hipòtesis que vam demostrar experimentalment i va ser publicada a la revista PNAS. Posteriorment vam observar que les plantes knock-out d'aquests dos receptors BRL1 y BRL3 a diferència de BRI1, no tenien cap fenotip obvi en el teixit vascular de la planta adulta. Així, a continuació, per entendre quina necessitat té la planta de disposar de tres receptors tant altament homòlegs que poden percebre la mateixa hormona, vam utilitzar una aproximació bioquímica en col•laboració amb el Prof. de Vries de la Universitat de Wageningen (Holanda) per tal de purificar els complexes dels receptors in vivo i els seus interactors. Això ens ha permès entendre millor el paper funcional d'aquests receptors en la planta. Els resultats d’aquests experiments estan resumits en un article en preparació que aviat estarà en revisió.

Steroid hormones play key roles in growth and development of multicellular eukaryotes. In plant, steroid hormones are called Brassinosteroids (BRs) and are involved in a variety of biological processes. Previously described BRL1 and BRL3 BR receptors are the closest homologues to the main BRI1 receptor. They have been shown to participate in the vascular development of the adult plant shoot stem (Caño-Delgado 2004). While most of the signalling components have been already identified for BRI1 main receptor, BRL1 and BRL3 receptor complexes together with the downstream signalling components remain still unknown. To better understand the role of these BRs receptors in planta we took two different approaches: First, we analysed the phenotype of the vascular tissue in the model plant Arabidopsis thaliana. We quantitatieveley analysed the shoot stem vascular pattern of several Brassinosteroid signalling and synthesis mutants available in our lab. First we stablished the parameters to be analysed in the Col-0 Wild type (WT) plants, which were next analysed and quantified in the BR mutants. This, together with the collaboration of the physicist Dr. Marta Ibañes from the Universitat de Barcelona (UB) who built up a mathematical model that simulated the establishment of the vascular pattern, permitted us to elaborate an hipothesis that we demostrated experimentally and was published in the PNAS journal. Next, we observed that, in contrast to BRI1, the knock-out plants of these two receptors showed no obvious phenotype in the vasular tissue of the adult plant. Thus, in order to better understand why the plant need three different and high homologous receptors, we took a biochemical approach in collaboration with the Professor Sacco de Vries from Wageningen University (WUR) in order to purify the receptor complexes in vivo and their interactors. This allowed us to understand better the role of these receptors in the plant. The results are summarized in an article in process that will be submitted soon.