Análise do papel da via miR156/SQUAMOSA Promoter-Binding Protein-Like (SPL) na organogênese in vitro a partir de raízes de Arabidopsis thaliana

Os microRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs endógenos não codantes de 21-24 nucleotídeos (nt) que regulam a expressão gênica de genes-alvos. Eles estão envolvidos em diversos aspectos de desenvolvimento da planta, tanto na parte aérea, quanto no sistema radicular. Entre os miRNAs, o miRNA156 (miR156) regula a família de fatores de transcrição SQUAMOSA Promoter-Binding Protein-Like (SPL) afetando diferentes processos do desenvolvimento vegetal. Estudos recentes mostram que a via gênica miR156/SPL apresenta efeito positivo tanto no aumento da formação de raízes laterais, quanto no aumento de regeneração de brotos in vitro a partir de folhas e hipocótilos em Arabidopsis thaliana. Devido ao fato de que a origem da formação de raiz lateral e a regeneração in vitro de brotos a partir de raiz principal compartilham semelhanças anatômicas e moleculares, avaliou-se no presente estudo se a via miR156/SPL, da mesma forma que a partir de explantes aéreos, também é capaz de influenciar na regeneração de brotos in vitro a partir de explantes radiculares. Para tanto foram comparados taxa de regeneração, padrão de distribuição de auxina e citocinina, análises histológicas e histoquímicas das estruturas regeneradas em plantas com via miR156/SPL alterada, incluindo planta mutante hyl1, na qual a produção desse miRNA é severamente reduzida. Além disso, foi avaliado o padrão de expressão do miR156 e específicos genes SPL durante a regeneração de brotos in vitro a partir da raiz principal de Arabidopsis thaliana. No presente trabalho observou-se que a alteração da via gênica miR156/SPL é capaz de modular a capacidade de regeneração de brotos in vitro a partir de raiz principal de Arabidopsis thaliana e a distribuição de auxina e citocinina presente nas células e tecidos envolvidos no processo de regeneração. Plantas superexpressando o miR156 apresentaram redução no número de brotos regenerados, além de ter o plastochron reduzido quando comparado com plantas controle. Adicionalmente, plantas contento o gene SPL9 resistente à clivagem pelo miR156 (rSPL9) apresentaram severa redução na quantidade de brotos, além de terem o plastochron alongado. Interessantemente, plantas mutantes hyl1-2 e plantas rSPL10 não apresentaram regeneração de brotos ao longo da raiz principal, mas sim intensa formação de raízes laterais e protuberâncias, respectivamente, tendo essa última apresentado indícios de diferenciação celular precoce. Tomados em conjunto os dados sugerem que o miR156 apresenta importante papel no controle do processo de regeneração de brotos in vitro. Entretanto, esse efeito é mais complexo em regeneração in vitro a partir de raízes do que a partir de cotilédones ou hipocótilos.

Componentes genéticos que afetam a via de direcionamento de proteínas organelares em Arabidopsis thaliana

Nos eucariotos, a evolução dos sistemas de transporte molecular foi essencial pois seu alto grau de compartimentalização requer mecanismos com maior especificidade para a localização de proteínas. Com o estabelecimento das mitocôndrias e plastídeos como organelas da célula eucariota, grande parte dos genes específicos para sua atividade e manutenção foram transferidos ao núcleo. Após a transferência gênica, a maioria das proteínas passaram a ser codificadas pelo núcleo, sintetizadas no citosol e direcionadas às organelas por uma maquinaria complexa que envolve receptores nas membranas das organelas, sequências de direcionamento nas proteínas e proteínas citossólicas que auxiliam o transporte. A importação depende em grande parte de uma sequência na região N-terminal das proteínas que contém sinais reconhecidos pelas membranas organelares. No entanto, muito ainda não é compreendido sobre o transporte de proteínas organelares e fatores ainda desconhecidos podem influenciar o direcionamento sub-celular. O objetivo deste trabalho foi a caracterização da General Regulatory Factor 9 (GRF9), uma proteína da família 14-3-3 de Arabidopsis thaliana potencialmente envolvida no direcionamento de proteínas organelares, e a geração de um genótipo para ser utilizado na obtenção de uma população mutante para genes que afetam o direcionamento da proteína Tiamina Monofosfato Sintetase (TH-1). Após experimentos in vivo e in planta, foi observado que GRF9 interage com as proteínas duplo-direcionadas Mercaptopyruvate Sulfurtransferase1 (MST1) e a Thiazole Biosynthetic Enzyme (THI1), e com a proteína direcionada aos cloroplastos TH-1. Experimentos de deleção e interação in vivo mostraram que a região Box1 de GRF9 é essencial para a interação com THI1 e MST1. Com a finalidade de dar continuidade a caracterização da GRF9 e para realização de testes com relação a sua função no direcionamento de proteínas organelares foi gerada uma linhagem homozigota que superexpressa GRF9. Plantas expressando o transgene TH-1 fusionado a Green Fluorescent Protein (GFP) em genótipo deficiente na TH-1 (CS3469/TH-1-GFP) foram obtidas para a geração de população mutante que possibilitará a descoberta de componentes genéticos ainda desconhecidos e responsáveis pelo direcionamento de proteínas aos cloroplastos.

Identification and characterization of GABA, proline and quaternary ammonium compound transporters from Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana grows efficiently on GABA as the sole nitrogen source, thereby providing evidence for the existence of GABA transporters in plants. Heterologous complementation of a GABA uptake-deficient yeast mutant identified two previously known plant amino acid transporters, AAP3 and ProT2, as GABA transporters with Michaelis constants of 12.9±1.7 and 1.7±0.3 mM at pH 4, respectively. The simultaneous transport of [1-14C]GABA and [2,3-3H]proline by ProT2 as a function of pH, provided evidence that the zwitterionic state of GABA is an important parameter in substrate recognition. ProT2-mediated [1-14C]GABA transport was inhibited by proline and quaternary ammonium compounds.

Crystallization of Arabidopsis thaliana acetohydroxyacid synthase in complex with the sulfonylurea herbicide chlorimuron ethyl

Acetohydroxyacid synthase (AHAS; EC 2.2.1.6) catalyses the formation of 2-acetolactate and 2-aceto-2-hydroxybutyrate as the first step in the biosynthesis of the branched-chain amino acids valine, leucine and isoleucine. The enzyme is inhibited by a wide range of substituted sulfonylureas and imidazolinones and many of these compounds are used as commercial herbicides. Here, the crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the catalytic subunit of Arabidopsis thaliana AHAS in complex with the sulfonylurea herbicide chlorimuron ethyl are reported. This is the first report of the structure of any plant protein in complex with a commercial herbicide. Crystals diffract to 3.0 Angstrom resolution, have unit-cell parameters a = b = 179.92, c = 185.82 Angstrom and belong to space group P6(4)22. Preliminary analysis indicates that there is one monomer in the asymmetric unit and that these are arranged as pairs of dimers in the crystal. The dimers form a very open hexagonal lattice, with a high solvent content of 81%.

Identification of a Golgi-localised GRIP domain protein from Arabidopsis thaliana

A family of Golgi-localised molecules was recently described in animals and fungi possessing extensive coiled regions and a short (similar to40 residues) conserved C-terminal domain, called the GRIP domain, which is responsible for their location to this organelle. Using the model plant Arabidopsis thaliana, we identified a gene (AtGRIP) encoding a putative GRIP protein. We demonstrated that the C-terminal domain from AtGRIP functions as a Golgi-targeting sequence in plant cells. Localisation studies in living cells expressing the AtGRIP fused to a DsRed2 fluorescent probe, showed extensive co-location with the Golgi marker alpha-mannosidase I in transformed tobacco protoplasts. GRIP-like sequences were also found in genomic databases of rice, maize, wheat and alfalfa, suggesting that this domain may be a useful Golgi marker for immunolocalisation studies. Despite low sequence identity amongst GRIP domains, the plant GRIP sequence was able to target to the Golgi of mammalian cells. Taken together, these data indicate that GRIP domain proteins might be implicated in a targeting mechanism that is conserved amongst eukaryotes.

A CFTR chloride channel activator prevents HrpN(ea)-induced cell death in Arabidopsis thaliana suspension cells

Erwinia amylovora is a necrogenic bacterium that causes fire blight of the Maloideae subfamily of Roseacae, such as apple and pear. It provokes necrosis in aerial parts of susceptible host plants and the typical hypersensitive reaction in non-host plants. The secreted hatpin, HrpN(ea), is able by itself to induce an active cell death in non-host plants. Ion flux modulations were shown to be involved early in such processes but very few data are available on the plasma membrane ion channel activities responsible for the pathogen-induced ion fluxes. We show here that HrpNea induces cell death in non-host Arabidopsis thaliana suspension cells. We further show that two cystic fibrosis transmembrane conductance regulator modulators, glibenclamide and bromotetramisole, can regulate anion channel activities and HrpN(ea)-induced cell death. (c) 2005 Elsevier SAS. All rights reserved.

Salicylic acid mediates resistance to the vascular wilt pathogen Fusarium oxysporum in the model host Arabidopsis thaliana

Fusarium oxysporum is a soilborne fungal pathogen that causes major economic losses by inducing necrosis and wilting symptoms in many crop plants. In this study, the interaction between F. oxysporum and the model plant Arabidopsis thaliana has been investigated to better understand the nature of host defences that are effective against the Fusarium wilt pathogen. The expression of salicylate- and jasmonate-responsive defence genes in F. oxysporum-challenged roots of A. thaliana plants as well as in the roots of plants whose leaves were treated with salicylate or jasmonate was analysed. Unexpectedly, genes (e.g. PR1, PDF1.2, and CHIB) encoding proteins with defensive functions or transcription factors (e.g. ERF1, AtERF2, AtERF4 and AtMYC2) known to positively or negatively regulate defences against F. oxysporum were not activated in F. oxysporum-inoculated roots. In contrast, the jasmonate-responsive defence gene PDF1.2 was induced in the leaves of plants whose roots were challenged with F. oxysporum, but the salicylate- responsive PR1 gene was not induced in the leaves of inoculated plants. Exogenous salicylic acid treatment prior to inoculation, however, activated PR1 and BGL2 defence gene expression in leaves and provided increased F. oxysporum resistance as evidenced by reduced foliar necrosis and plant death. Exogenous salicylic acid treatment of the foliar tissue did not activate defence gene expression in the roots of plants. This suggests that salicylate- dependent defences may function in foliar tissue to reduce the development of pathogen-induced wilting and necrosis. Despite the induction of defence gene expression in the leaves by jasmonate, this treatment did not lead to increased resistance to F. oxysporum. Overall, the results presented here suggest that the genetic manipulation of plant defence signalling pathways is a useful strategy to provide increased Fusarium wilt resistance.

Étude du régulateur transcriptionnel AtWhy1 chez Arabidopsis thaliana

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du régulateur transcriptionnel AtWhy1 chez Arabidopsis thaliana

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.