Regulación del splicing alternativo en plantas, rol de TOR kinasa en la señalización retrógrada y caracterización de isoformas regulatorias no codificantes

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Para las plantas, la luz es la fuente de energía y el regulador más relevante del crecimiento y las adaptaciones al medio induciendo cambios en la expresión génica a varios niveles, incluido el splicing alternativo. El splicing alternativo (AS) produce múltiples transcriptos (variantes o isoformas)...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Servi, Lucas
Otros Autores: Petrillo, Ezequiel
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2023
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7393_Servi
https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n7393_Servi_oai
Aporte de:
Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description Para las plantas, la luz es la fuente de energía y el regulador más relevante del crecimiento y las adaptaciones al medio induciendo cambios en la expresión génica a varios niveles, incluido el splicing alternativo. El splicing alternativo (AS) produce múltiples transcriptos (variantes o isoformas) a partir de un único gen mediante el uso variable y regulado de diferentes sitios de splicing, modulando significativamente el transcriptoma, y en cierta medida el proteoma, durante el desarrollo y en respuesta a señales ambientales. Además de generar diferentes isoformas que pueden traducirse en distintas proteínas, este proceso también puede dar lugar a variantes sin capacidad de codificación. Algunas de ellas se degradan, lo que permite una delicada regulación de la cantidad de proteína generada. Las señales retrógradas de los cloroplastos activadas por la luz controlan el splicing alternativo en Arabidopsis thaliana. Aquí aportamos pruebas de que la luz regula la expresión de un conjunto básico de factores relacionados con el splicing en células radiculares. Las respuestas de splicing alternativo en las raíces no son causadas directamente por la luz sino desencadenadas por azúcares generados en los tejidos fotosintéticos y movilizados a través de la planta. La quinasa TARGET OF RAPAMYCIN (TOR) desempeña un papel clave en esta vía de señalización. El bloqueo de la expresión de TOR y la inhibición farmacológica de su actividad alteran las respuestas de splicing alternativo a la luz y a los azúcares exógenos en las raíces. Además, demostramos que las decisiones de splicing están mediadas por la función mitocondrial en las raíces. Esto concuerda con reportes previos que muestran que la activación de la TOR quinasa depende de las mitocondrias en las células de las raíces. El doble papel de los azúcares como nutrientes y señales, en sintonía con nuestros hallazgos, sugiere que estas moléculas derivadas de la fotosíntesis actúan como señales móviles que, junto con TOR quinasa, coordinan las respuestas de splicing alternativo a la luz en toda la planta. Por otro lado, sabemos que los transcriptos no codificantes pueden controlar el estado de la cromatina, la abundancia de otros ARNs, e incluso la traducción. Todos estos son roles regulatorios que revisten ciertas moléculas de ARN. Mediante el uso de datos de secuenciaciòn masiva de ARN (RNAseq) disponibles en repositorios públicos, analizamos las poblaciones de ARNs de A. thaliana que serían traducidos activamente (asociados a polirribosomas), aquellos que serían degradados activamente (non-sense mediated mRNA decay, NMD), y los transcriptos que son hallados en diferentes compartimientos subcelulares. Descubrimos que ciertas isoformas de splicing alternativo, sin capacidad codificante, de un conjunto de genes de interés, no se degradan a pesar de la presencia de características asociadas a NMD. En general, esto se debe a que las mismas se acumulan en el núcleo. Con estos datos de partida y a modo de validación de los mismos, analizamos la localización subcelular de las diferentes isoformas de At-RS31 y otros genes de interés (At-SR30, At-U2AF65). Consistentemente, ciertas isoformas que conservan secuencias intrónicas se mantienen en el núcleo. Haciendo uso de la tecnología de Oxford Nanopore (ONT) logramos obtener datos de secuencias largas para validar la existencia (completa) de las isoformas de interés, así como también, su distribución subcelular. Nuestra hipótesis es que estos transcritos no codificantes podrían estar cumpliendo una función nuclear, actuando como ARNs no-codificantes regulatorios (prácticamente lncRNAs -long non-coding RNAs-) generados por splicing alternativo de genes codificantes.
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spelling I28-R145-tesis_n7393_Servi_oai2024-09-02 Petrillo, Ezequiel Servi, Lucas 2023-07-31 Para las plantas, la luz es la fuente de energía y el regulador más relevante del crecimiento y las adaptaciones al medio induciendo cambios en la expresión génica a varios niveles, incluido el splicing alternativo. El splicing alternativo (AS) produce múltiples transcriptos (variantes o isoformas) a partir de un único gen mediante el uso variable y regulado de diferentes sitios de splicing, modulando significativamente el transcriptoma, y en cierta medida el proteoma, durante el desarrollo y en respuesta a señales ambientales. Además de generar diferentes isoformas que pueden traducirse en distintas proteínas, este proceso también puede dar lugar a variantes sin capacidad de codificación. Algunas de ellas se degradan, lo que permite una delicada regulación de la cantidad de proteína generada. Las señales retrógradas de los cloroplastos activadas por la luz controlan el splicing alternativo en Arabidopsis thaliana. Aquí aportamos pruebas de que la luz regula la expresión de un conjunto básico de factores relacionados con el splicing en células radiculares. Las respuestas de splicing alternativo en las raíces no son causadas directamente por la luz sino desencadenadas por azúcares generados en los tejidos fotosintéticos y movilizados a través de la planta. La quinasa TARGET OF RAPAMYCIN (TOR) desempeña un papel clave en esta vía de señalización. El bloqueo de la expresión de TOR y la inhibición farmacológica de su actividad alteran las respuestas de splicing alternativo a la luz y a los azúcares exógenos en las raíces. Además, demostramos que las decisiones de splicing están mediadas por la función mitocondrial en las raíces. Esto concuerda con reportes previos que muestran que la activación de la TOR quinasa depende de las mitocondrias en las células de las raíces. El doble papel de los azúcares como nutrientes y señales, en sintonía con nuestros hallazgos, sugiere que estas moléculas derivadas de la fotosíntesis actúan como señales móviles que, junto con TOR quinasa, coordinan las respuestas de splicing alternativo a la luz en toda la planta. Por otro lado, sabemos que los transcriptos no codificantes pueden controlar el estado de la cromatina, la abundancia de otros ARNs, e incluso la traducción. Todos estos son roles regulatorios que revisten ciertas moléculas de ARN. Mediante el uso de datos de secuenciaciòn masiva de ARN (RNAseq) disponibles en repositorios públicos, analizamos las poblaciones de ARNs de A. thaliana que serían traducidos activamente (asociados a polirribosomas), aquellos que serían degradados activamente (non-sense mediated mRNA decay, NMD), y los transcriptos que son hallados en diferentes compartimientos subcelulares. Descubrimos que ciertas isoformas de splicing alternativo, sin capacidad codificante, de un conjunto de genes de interés, no se degradan a pesar de la presencia de características asociadas a NMD. En general, esto se debe a que las mismas se acumulan en el núcleo. Con estos datos de partida y a modo de validación de los mismos, analizamos la localización subcelular de las diferentes isoformas de At-RS31 y otros genes de interés (At-SR30, At-U2AF65). Consistentemente, ciertas isoformas que conservan secuencias intrónicas se mantienen en el núcleo. Haciendo uso de la tecnología de Oxford Nanopore (ONT) logramos obtener datos de secuencias largas para validar la existencia (completa) de las isoformas de interés, así como también, su distribución subcelular. Nuestra hipótesis es que estos transcritos no codificantes podrían estar cumpliendo una función nuclear, actuando como ARNs no-codificantes regulatorios (prácticamente lncRNAs -long non-coding RNAs-) generados por splicing alternativo de genes codificantes. For plants, light is the energy source and the most relevant regulator of growth and adaptations to the environment by inducing changes in gene expression at various levels, including alternative splicing. Alternative splicing (AS) produces multiple transcripts (variants or isoforms) from a single gene through the variable and regulated use of different splicing sites, significantly modulating the transcriptome, and to some extent the proteome, during development and in response to environmental signals. In addition to generating different isoforms that can be translated into different proteins, this process can also give rise to non-coding variants. Some of these are degraded, allowing a delicate regulation of the amount of protein generated. Light-activated chloroplast retrograde signals control alternative splicing in Arabidopsis thaliana. Here we provide evidence that light regulates the expression of a core set of splicing-related factors in root cells. Interestingly, alternative splicing responses in roots are not directly caused by light but triggered by sugars generated in photosynthetic tissues and mobilized throughout the plant. TARGET OF RAPAMYCIN (TOR) kinase plays a key role in this signaling pathway. Blocking TOR expression and pharmacological inhibition of its activity alters alternative splicing responses to light and exogenous sugars in roots. Furthermore, we demonstrate that splicing decisions are mediated by mitochondrial function in roots. This is in agreement with previous reports showing that TOR kinase activation is dependent on mitochondria in root cells. The dual role of sugars as nutrients and signals, in sync with our findings, suggests that these photosynthesis-derived molecules act as mobile signals that, together with TOR, coordinate alternative splicing responses to light throughout the plant. On the other hand, we know that noncoding transcripts can control chromatin state, the abundance of other RNAs, and even translation. These are all regulatory roles that certain RNA molecules play. Using RNAseq data available in public repositories, we analyzed populations of A. thaliana RNAs that would be actively translated (polyribosome-associated), those that would be actively degraded (non-sense mediated mRNA decay, NMD), and transcripts that are found in different subcellular compartments, we found that certain alternative splicing isoforms, with no coding capacity, of a set of genes of interest, are not degraded despite the presence of NMD-associated features. In general, this is because they accumulate in the nucleus. With these baseline data, we analyzed the subcellular localization of the different isoforms of At-RS31 and other genes of interest (At-SR30, At-U2AF65). Consistently, certain isoforms conserving intronic sequences are retained in the nucleus. Using Oxford Nanopore Technology (ONT) we were able to obtain long sequence data to validate the (complete) existence of the isoforms of interest as well as their subcellular distribution. Our hypothesis is that these non-coding transcripts could be performing a nuclear function, acting as regulatory non-coding RNAs (practically lncRNAs -long non-coding RNAs-) generated by alternative splicing of coding genes. Fil: Servi, Lucas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7393_Servi spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar Regulación del splicing alternativo en plantas, rol de TOR kinasa en la señalización retrógrada y caracterización de isoformas regulatorias no codificantes Regulation of alternative splicing in plants, role of TOR kinase in retrograde signaling, and characterization of noncoding regulatory isoforms info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n7393_Servi_oai

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