Accelerated evolution in the protein-coding regions is universal in crotalinae snake venom gland phospholipase A2 isozyme genes.

The nucleotide sequences of four genes encoding Trimeresurus gramineus (green habu snake, crotalinae) venom gland phospholipase A2 (PLA2; phosphatidylcholine 2-acylhydrolase, EC 3.1.1.4) isozymes were compared internally and externally with those of six genes encoding Trimeresurus flavoviridis (habu snake, crotalinae) venom gland PLA2 isozymes. The numbers of nucleotide substitutions per site (KN) for the noncoding regions including introns were one-third to one-eighth of the numbers of nucleotide substitutions per synonymous site (KS) for the protein-coding regions of exons, indicating that the noncoding regions are much more conserved than the protein-coding regions. The KN values for the introns were found to be nearly equivalent to those of introns of T. gramineus and T. flavoviridis TATA box-binding protein genes, which are assumed to be a general (nonvenomous) gene. Thus, it is evident that the introns of venom gland PLA2 isozyme genes have evolved at a similar rate to those of nonvenomous genes. The numbers of nucleotide substitutions per nonsynonymous site (KA) were close to or larger than the KS values for the protein-coding regions in venom gland PLA2 isozyme genes. All of the data combined reveal that Darwinian-type accelerated evolution has universally occurred only in the protein-coding regions of crotalinae snake venom PLA2 isozyme genes.

Mouse mammary tumor viruses with functional superantigen genes are selected during in vivo infection.

Mouse mammary tumor virus (MMTV) encodes a superantigen that is important for viral infectivity in vivo. To determine whether superantigen function was required for infection by milk-borne MMTV, we created HYB PRO/Cla transgenic mice. These mice produced a full-length, packaged viral RNA with a frameshift mutation that caused premature termination of the superantigen protein. Young HYB PRO/Cla mice showed no deletion of their cognate V beta 14+ T cells, although they shed virus in their milk. The nontransgenic offspring of the HYB PRO/Cla mice were infected with this virus, since transgene-specific viral transcripts were detected in their mammary glands. Surprisingly, these offspring demonstrated the progressive deletion of V beta 14+ T cells characteristic of exogenous MMTV (C3H) infection. Sequence analysis demonstrated that these newly acquired viruses had reconstituted superantigen open reading frames resulting from recombination between the HYB PRO/Cla and endogenous Mtv-1 proviral RNAs. Thus, there is selection during the infection process for MMTVs with functional superantigen genes.

NusA interferes with interactions between the nascent RNA and the C-terminal domain of the alpha subunit of RNA polymerase in Escherichia coli transcription complexes.

The effects of NusA on the RNA polymerase contacts made by nucleotides at internal positions in the nascent RNA in Escherichia coli transcription complexes were analyzed by using the photocrosslinking nucleotide analog 5-[(4-azidophenacyl) thio]-UMP. It was placed at nucleotides between +6 and +15 in RNA transcribed from the phage lambda PR' promoter. Crosslinks of analog in these positions in RNAs which contained either 15, 28, 29, or 49 nt were examined. Contacts between the nascent RNA and proteins in the transcription complex were analyzed as the RNA was elongated, by placing the crosslinker nearest the 5' end of the RNA 10, 23, 24, or 44 nt away from the 3' end. The beta or beta' subunit of polymerase, and NusA when added, were contacted by RNA from 15 to 49 nt long. When the upstream crosslinker was 24 nt from the 3" end of the RNA (29-nt RNA), alpha was also contacted in the absence of NusA. The addition of NusA prevented RNA crosslinking to alpha. When the crosslinker was 44 nt from the 3' end (49-nt RNA), alpha crosslinks were still observed, but crosslinks to beta or beta' and NusA were greatly diminished. RNA crosslinking to alpha, and loss of this crosslink when NusA was added, was observed in the presence of NusB, NusE, and NusG and when transcription was carried out in the presence of an E. coli S100 cell extract. Peptide mapping localized the RNA interactions to the C-terminal domain of alpha.

Catalytically critical nucleotide in domain 5 of a group II intron.

Domain 5 (D5) is a small hairpin structure within group II introns. A bimolecular assay system depends on binding by D5 to an intron substrate for self-splicing activity. In this study, mutations in D5 identify two among six nearly invariant nucleotides as being critical for 5' splice junction hydrolysis but unimportant for binding. A mutation at another site in D5 blocks binding. Thus, mutations can distinguish two D5 functions: substrate binding and catalysis. The secondary structure of D5 may resemble helix I formed by the U2 and U6 small nuclear RNAs in the eukaryotic spliceosome. Our results support a revision of the previously proposed correspondence between D5 and helix I on the basis of the critical trinucleotide 5'-AGC-3' present in both. We suggest that this trinucleotide plays a similar role in promoting the chemical reactions for both splicing systems.

A conserved family of elav-like genes in vertebrates.

A large family of genes encodes proteins with RNA recognition motifs that are presumed to bind RNA and to function in posttranscriptional regulation. Neural-specific members of this family include elav, a gene required for correct differentiation and maintenance of neurons in Drosophila melanogaster, and a related gene, HuD, which is expressed in human neuronal cells. I have identified genes related to elav and HuD in Xenopus laevis, zebrafish, and mouse that define a family of four closely related vertebrate elav-like genes (elrA, elrB, elrC, and elrD) in fish, frogs, and mammals. In addition to protein sequence conservation, a segment of the 3'-untranslated sequence of elrD is also conserved, implying a functional role in elrD expression. In adult frogs, elrC and elrD are exclusively expressed in the brain, whereas elrB is expressed in brain, testis, and ovary. During Xenopus development, elrC and elrD RNAs are detected by late gastrula and late neurula stages, respectively, whereas a nervous system-specific elrB RNA species is expressed by early tadpole stage. Additional elrB transcripts are detected in the ovary and early embryo, demonstrating a maternal supply of mRNA and possibly of protein. These expression patterns suggest a role for different elav-like genes in early development and neuronal differentiation. Surprisingly, elrA is expressed in all adult tissues tested and at all times during development. Thus, the widely expressed elrA is expected to have a related function in all cells.

Scrambling of the actin I gene in two Oxytricha species.

The DNA in a germ-line nucleus (a micronucleus) undergoes extensive processing when it develops into a somatic nucleus (a macronucleus) after cell mating in hypotrichous ciliates. Processing includes destruction of a large amount of spacer DNA between genes and excision of gene-sized molecules from chromosomes. Before processing, micronuclear genes are interrupted by numerous noncoding segments called internal eliminated sequences (IESs). The IESs are excised and destroyed, and the retained macro-nuclear-destined sequences (MDSs) are spliced. MDSs in some micronuclear genes are not in proper order and must be reordered during processing to create functional gene-sized molecules for the macronucleus. Here we report that the micronuclear actin I gene in Oxytricha trifallax WR consists of 10 MDSs and 9 IESs compared to the previously reported 9 MDSs and 8 IESs in the micronuclear actin I gene of Oxytricha nova. The MDSs in the actin I gene are scrambled in a similar pattern in the two species, but the positions of MDS-IES junctions are shifted by up to 14 bp for scrambled and 138 bp for the nonscrambled MDSs. The shifts in MDS-IES junctions create differences in the repeat sequences that are believed to guide MDS splicing. Also, the sizes and sequences of IESs in the micronuclear actin I genes are different in the two Oxytricha species. These observations give insight about the possible origins of IES insertion and MDS scrambling in evolution and show the extraordinary malleability of the germ-line DNA in hypotrichs.

Modulation of 5' splice site choice in pre-messenger RNA by two distinct steps.

Ser/Arg-rich proteins (SR proteins) are essential splicing factors that commit pre-messenger RNAs to splicing and also modulate 5' splice site choice in the presence or absence of functional U1 small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs). Here, we perturbed the U1 snRNP in HeLa cell nuclear extract by detaching the U1-specific A protein using a 2'-O-methyl oligonucleotide (L2) complementary to its binding site in U1 RNA. In this extract, the standard adenovirus substrate is spliced normally, but excess amounts of SR proteins do not exclusively switch splicing from the normal 5' splice site to a proximal site (site 125 within the adenovirus intron), suggesting that modulation of 5' splice site choice exerted by SR proteins requires integrity of the U1 snRNP. The observation that splicing does not necessarily follow U1 binding indicates that interactions between the U1 snRNP and components assembled on the 3' splice site via SR proteins may also be critical for 5' splice site selection. Accordingly, we found that SR proteins promote the binding of the U2 snRNP to the branch site and stabilize the complex formed on a 3'-half substrate in the presence or absence of functional U1 snRNPs. A novel U2/U6/3'-half substrate crosslink was also detected and promoted by SR proteins. Our results suggest that SR proteins in collaboration with the U1 snRNP function in two distinct steps to modulate 5' splice site selection.

Distinct functions of SR proteins in recruitment of U1 small nuclear ribonucleoprotein to alternative 5' splice sites.

Alternative splicing of precursor messenger RNAs (pre-mRNAs) is an important mechanism for the regulation of gene expression. The members of the SR protein family of pre-mRNA splicing factors have distinct functions in promoting alternative splice site usage. Here we show that SR proteins are required for the first step of spliceosome assembly, interaction of the U1 small nuclear ribonucleoprotein complex (U1 snRNP) with the 5' splice site of the pre-mRNA. Further, we find that individual SR proteins have distinct abilities to promote interaction of U1 snRNP with alternative 5' splice junctions. These results suggest that SR proteins direct 5' splice site selection by regulation of U1 snRNP assembly onto the pre-mRNA.

Identificazione di miRNA correlati ad EGFR: nuovi potenziali biomarcatori di risposta alla terapia di 2a-3a linea in pazienti con NSCLC metastatico

La diagnosi di neoplasia epiteliale maligna polmonare è legata tradizionalmente alla distinzione tra carcinoma a piccole cellule (small-cell lung cancer, SCLC) e carcinoma non-a piccole cellule del polmone (non-small-cell lung cancer, NSCLC). Nell’ambito del NSCLC attualmente è importante di-stinguere l’esatto istotipo (adenocarcinoma, carcinoma squamocellulare e carcinoma neuroendocrino) perchè l’approccio terapeutico cambia a seconda dell’istotipo del tumore e la chemioterapia si dimostra molto spesso inefficace. Attualmente alcuni nuovi farmaci a bersaglio molecolare per il gene EGFR, come Erlotinib e Gefitinib, sono utilizzati per i pazienti refrattari al trattamento chemioterapico tradizionale, che non hanno risposto a uno o più cicli di chemioterapia o che siano progrediti dopo questa. I test per la rilevazione di specifiche mutazioni nel gene EGFR permettono di utilizzare al meglio questi nuovi farmaci, applicandoli anche nella prima linea di trattamento sui pazienti che hanno una maggiore probabilità di risposta alla terapia. Sfortunatamente, non tutti i pazienti rispondono allo stesso modo quando trattati con farmaci anti-EGFR. Di conseguenza, l'individuazione di biomarcatori predittivi di risposta alla terapia sarebbe di notevole importanza per aumentare l'efficacia dei questi farmaci a target molecolare e trattare con farmaci diversi i pazienti che con elevata probabilità non risponderebbero ad essi. I miRNAs sono piccole molecole di RNA endogene, a singolo filamento di 20-22 nucleotidi che svolgono diverse funzioni, una delle più importanti è la regolazione dell’espressione genica. I miRNAs possono determinare una repressione dell'espressione genica in due modi: 1-legandosi a sequenze target di mRNA, causando così un silenziamento del gene (mancata traduzione in proteina), 2- causando la degradazione dello specifico mRNA. Lo scopo della ricerca era di individuare biomarcatori capaci di identificare precocemente i soggetti in grado di rispondere alla terapia con Erlotinib, aumentando così l'efficacia del farmaco ed evitan-do/riducendo possibili fenomeni di tossicità e il trattamento di pazienti che probabilmente non ri-sponderebbero alla terapia offrendo loro altre opzioni prima possibile. In particolare, il lavoro si è fo-calizzato sul determinare se esistesse una correlazione tra la risposta all'Erlotinib ed i livelli di espressione di miRNAs coinvolti nella via di segnalazione di EGFR in campioni di NSCLC prima dell’inizio della terapia. Sono stati identificati 7 microRNA coinvolti nel pathway di EGFR: miR-7, -21, 128b, 133a, -133b, 146a, 146b. Sono stati analizzati i livelli di espressione dei miRNA mediante Real-Time q-PCR in campioni di NSCLC in una coorte di pazienti con NSCLC metastatico trattati con Erlotinib dal 1° gennaio 2009 al 31 dicembre 2014 in 2°-3° linea dopo fallimento di almeno un ciclo di chemioterapia. I pazienti sottoposti a trattamento con erlotinib per almeno 6 mesi senza presentare progressione alla malattia sono stati definiti “responders” (n=8), gli altri “non-responders” (n=25). I risultati hanno mostrato che miR-7, -133b e -146a potrebbero essere coinvolti nella risposta al trat-tamento con Erlotinib. Le indagini funzionali sono state quindi concentrate su miR-133b, che ha mo-strato la maggiore espressione differenziale tra i due gruppi di pazienti. E 'stata quindi studiata la capacità di miR-133b di regolare l'espressione di EGFR in due linee di cellule del cancro del polmone (A549 e H1299). Sono stati determinati gli effetti di miR-133b sulla crescita cellulare. E’ stato anche analizzato il rapporto tra miR-133b e sensibilità a Erlotinib nelle cellule NSCLC. L'aumento di espressione di miR-133b ha portato ad una down-regolazione del recettore di EGF e del pathway di EGFR relativo alla linea cellulare A549. La linea cellulare H1299 era meno sensibili al miR-133b up-regulation, probabilmente a causa dell'esistenza di possibili meccanismi di resistenza e/o di com-pensazione. La combinazione di miR-133b ed Erlotinib ha aumentato l'efficacia del trattamento solo nella linea cellulare A549. Nel complesso, questi risultati indicano che miR-133b potrebbe aumentare / ripristinare la sensibilità di Erlotinib in una frazione di pazienti.

Endometrial response toward bovine herpesvirus 4 infection

Metriti ed endometriti sono le patologie maggiormente responsabili delle perdite economiche negli allevamenti bovini da latte, specialmente nel periodo successivo al parto. Mentre le metriti coinvolgono e si sviluppano in tutto l’utero e sono caratterizzate dalla presenza di sintomi sistemici, le endometriti consistono in una infiammazione che riguarda il solo endometrio, con la presenza di perdite purulente, distruzione della superficie epiteliale, congestione vascolare, edema stromale ed accumulo di linfociti e plasmacellule. Queste patologie, inoltre, possono causare, disfunzione ovarica, con conseguente infertilità e riduzione sia dell’efficienza riproduttiva della vacca sia della produzione stessa di latte. Nonostante queste malattie siano, nella maggior parte dei casi, correlate all’instaurarsi di infezioni batteriche, che possono subentrare nell’utero direttamente durante il parto, il ruolo di alcuni virus nello sviluppo di queste patologie è stato recentemente approfondito e la correlazione tra l’ Herpesvirus Bovino 4 e l’insorgere di metriti ed endometriti è stata dimostrata. L’ Herpesvirus Bovino 4 (BoHV-4) è un gamma-herpesvirus ed il suo genoma è costituito da una molecola lineare di DNA a doppio filamento con una struttura genomica di tipo B, caratterizzata dalla presenza di un’unica lunga sequenza centrale (LUR) fiancheggiata da multiple sequenze poli-ripetute (prDNA). BoHV-4 è stato isolato sia da animali sani sia da animali con differenti patologie, tra cui malattie oculari e respiratorie, ma soprattutto da casi di metriti, endometriti, vaginiti o aborti. Generalmente, il ruolo svolto dal virus in questo tipo di patologie è associato alla compresenza di altri tipi di patogeni, che possono essere virus, come nel caso del Virus Della Diarrea Virale Bovina (BVDV), o più frequentemente batteri. Usualmente, l’iniziale difesa dell’endometrio bovino nei confronti dei microbi si fonda sul sistema immunitario innato e l’attivazione di specifici recettori cellulari determina la sintesi e la produzione di citochine e chemochine pro infiammatorie, che possono essere in grado di modulare la replicazione di BoHV-4. Il genoma di BoHV-4 possiede due principali trascritti per i geni Immediate Early (IE), trai quali ORF50/IE2 è il più importante ed il suo prodotto, Rta/ORF50, è fortemente conservato tra tutti gli Herpesvirus. Esso è responsabile della diretta trans-attivazione di numerosi geni virali e cellulari e può essere modulato da differenti stimoli extracellulari. Precedentemente è stato dimostrato come il TNF-, prodotto dalle cellule stromali e dai macrofagi all’interno dell’endometrio, in conseguenza ad infezione batterica, sia in grado di aumentare la replicazione di BoHV-4 attraverso l’attivazione del pathway di NFkB e direttamente agendo sul promotore di IE2. Per queste ragioni, è risultato di forte interesse investigare quali potessero essere, invece, i fattori limitanti la replicazione di BoHV-4. In questo lavoro è stata studiata la relazione tra cellule endometriali stromali bovine infettate con l’Herpesvirus Bovino 4 e l’interferon gamma (IFN-) ed è stata dimostrata la capacità di questa molecola di restringere la replicazione di BoHV-4 in maniera IDO1 indipendente ed IE2 dipendente. Inoltre, la presenza di alcuni elementi in grado di interagire con l’ IFN-γ, all’interno del promotore di IE2 di BoHV-4, ha confermato questa ipotesi. Basandoci su questi dati, abbiamo potuto supporre l’esistenza di uno stretto vincolo tra l’attivazione dell’asse dell’interferon gamma e la ridotta replicazione di BoHV-4, andando a porre le basi per una nuova efficiente cura e prevenzione per le patologie uterine. Poiché il meccanismo corretto attraverso il quale BoHV-4 infetta l’endometrio bovino non è ancora ben compreso, è stato interessante approfondire in maniera più accurata l’interazione presente tra il virus ed il substrato endometriale, analizzando le differenze esistenti tra cellule infettate e non, in termini di espressione genica. Basandoci su dati preliminari ottenuti attraverso analisi con RNA sequencing (RNAseq), abbiamo visto come numerosi geni risultino over-espressi in seguito ad infezione con BoHV-4 e come, tra questi, la Metalloproteasi 1 sia uno dei più interessanti, a causa delle sue possibili implicazioni nello sviluppo delle patologie dell’endometrio uterino bovino. Successive analisi, effettuate tramite westernblotting e real time PCR, sono state in grado di confermare tale dato, sottolineando l’efficacia di un nuovo approccio sperimentale, basato sul RNAseq, per lo studio dell’insorgenza delle patologie.

Estudos sobre a organização genômica, evolução e expressão de microRNAs

Os microRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificadores de proteínas presentes na maioria dos eucariotos. Esses RNAs regulam a expressão gênica em nível pós-transcricional através do silenciamento de mRNAs-alvo que possuem sítios complementares às suas sequências, atuando em praticamente todos os processos celulares. Embora a estrutura e função dos miRNAs estejam bem caracterizadas, aspectos relacionados à sua organização genômica, evolução e atuação em doenças são tópicos que apresentam enormes lacunas. Nesta tese, utilizamos abordagens computacionais para investigar estes temas em três trabalhos. No primeiro, processamos e integramos um vasto volume de dados publicamente disponíveis referentes aos miRNAs e genes codificadores de proteínas para cinco espécies de vertebrados. Com isso, construimos uma ferramenta web que permite a fácil inspeção da organização genômica dos miRNAs em regiões inter e intragênicas, o acesso a dados de expressão de miRNAs e de genes codificadores de proteínas (classificados em genes hospedeiros e não hospedeiros de miRNAs), além de outras informações pertinentes. Verificamos que a ferramenta tem sido amplamente utilizada pela comunidade científica e acreditamos que ela possa facilitar a geração de hipóteses associadas à regulação dos miRNAs, principalmente quando estão inseridos em genes hospedeiros. No segundo estudo, buscamos compreender como o contexto genômico e a origem evolutiva dos genes hospedeiros influenciam a expressão e evolução dos miRNAs humanos. Nossos achados mostraram que os miRNAs intragênicos surgem preferencialmente em genes antigos (origem anterior à divergência de vertebrados). Observamos que os miRNAs inseridos em genes antigos têm maior abrangência de expressão do que os inseridos em genes novos. Surpreendentemente, miRNAs jovens localizados em genes antigos são expressos em um maior número de tecidos do que os intergênicos de mesma idade, sugerindo uma vantagem adaptativa inicial que pode estar relacionada com o controle da expressão dos genes hospedeiros, e como consequência, expondo-os a contextos celulares e conjuntos de alvos diversos. Na evolução a longo prazo, vimos que genes antigos conferem maior restrição nos padrões de expressão (menor divergência de expressão) para miRNAs intragênicos, quando comparados aos intergênicos. Também mostramos possíveis associações funcionais relacionadas ao contexto genômico, tais como o enriquecimento da expressão de miRNAs intergênicos em testículo e dos intragênicos em tecidos neurais. Propomos que o contexto genômico e a idade dos genes hospedeiros são fatores-chave para a evolução e expressão dos miRNAs. Por fim, buscamos estabelecer associações entre a expressão diferencial de miRNAs e a quimioresistência em câncer colorretal utilizando linhagens celulares sensíveis e resistentes às drogas 5-Fluoruracil e Oxaliplatina. Dentre os miRNAs identificados, o miR-342 apresentou níveis elevados de expressão nas linhagens sensíveis à Oxaliplatina. Com base na análise dos alvos preditos, detectamos uma significativa associação de miR-342 com a apoptose. A superexpressão de miR-342 na linhagem resistente SW620 evidenciou alterações na expressão de genes da via apoptótica, notavelmente a diminuição da expressão do fator de crescimento PDGFB, um alvo predito possivelmente sujeito à regulação direta pelo miR-342.

Estudo do exossomo de Archaea e de sua interação com a proteína reguladora PaNip7

O exossomo é um complexo multiproteico conservado evolutivamente de archaea a eucariotos superiores que desempenha funções celulares essenciais tais como: atividade exoribonucleolítica 3\'→5\', regulação dos níveis de mRNA, maturação de RNAs estruturais e controle de qualidade de RNAs durante os vários estágios do mecanismo de expressão gênica. Em Archaea, o exossomo é composto por até quatro subunidades diferentes, duas com domínios de RNase PH, aRrp41 e aRrp42, e duas com domínios de ligação a RNAs, aCsl4 e aRrp4. Três cópias das proteínas aRrp4 e/ou aCsl4 se associam com o núcleo hexamérico catalítico do anel de RNase PH e completam a formação do complexo. A proteína PaNip7 é um cofator de regulação do exossomo da archaea Pyrococcus abyssi e atua na inibição do complexo enzimático ligando-se simultaneamente ao exossomo e a RNAs. Neste projeto, a reconstituição in vitro do exossomo da archaea Pyrococcus abyssi formado pela proteína de topo PaCsl4 foi obtida. Para tanto foram realizadas análises de interação proteica usando as técnicas de cromatografia de afinidade, gel filtração e SDS-PAGE. Em adição à formação da isoforma PaCsl4-exossomo, um fragmento peptídico correspondente à região C-terminal da PaNip7 foi sintetizado pelo método da fase sólida, purificado por RP-HPLC e o purificado foi caracterizado por LC/ESI-MS almejando realizar futuros experimentos de interação com o exossomo.

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.

Hyperosmotic stress memory in Arabidopsis is mediated by distinct epigenetically labile sites in the genome and is restricted in the male germline by DNA glycosylase activity

Inducible epigenetic changes in eukaryotes are believed to enable rapid adaptation to environmental fluctuations. We have found distinct regions of the Arabidopsis genome that are susceptible to DNA (de)methylation in response to hyperosmotic stress. The stress-induced epigenetic changes are associated with conditionally heritable adaptive phenotypic stress responses. However, these stress responses are primarily transmitted to the next generation through the female lineage due to widespread DNA glycosylase activity in the male germline, and extensively reset in the absence of stress. Using the CNI1/ATL31 locus as an example, we demonstrate that epigenetically targeted sequences function as distantly-acting control elements of antisense long non-coding RNAs, which in turn regulate targeted gene expression in response to stress. Collectively, our findings reveal that plants use a highly dynamic maternal 'short-term stress memory' with which to respond to adverse external conditions. This transient memory relies on the DNA methylation machinery and associated transcriptional changes to extend the phenotypic plasticity accessible to the immediate offspring.

The Trk Potassium Transporter Is Required for RsmB-Mediated Activation of Virulence in the Phytopathogen Pectobacterium wasabiae

Pectobacterium wasabiae (previously known as Erwinia carotovora) is an important plant pathogen that regulates the production of plant cell wall-degrading enzymes through an N-acyl homoserine lactone-based quorum sensing system and through the GacS/GacA two-component system (also known as ExpS/ExpA). At high cell density, activation of GacS/GacA induces the expression of RsmB, a noncoding RNA that is essential for the activation of virulence in this bacterium. A genetic screen to identify regulators of RsmB revealed that mutants defective in components of a putative Trk potassium transporter (trkH and trkA) had decreased rsmB expression. Further analysis of these mutants showed that changes in potassium concentration influenced rsmB expression and consequent tissue damage in potato tubers and that this regulation required an intact Trk system. Regulation of rsmB expression by potassium via the Trk system occurred even in the absence of the GacS/GacA system, demonstrating that these systems act independently and are both required for full activation of RsmB and for the downstream induction of virulence in potato infection assays. Overall, our results identified potassium as an essential environmental factor regulating the Rsm system, and the consequent induction of virulence, in the plant pathogen P. wasabiae.