Characterisation of differentially expressed trans-acting siRNA (tasiRNAs) facing stress conditions in melon

Abstract

[ES] Los trans-acting siRNAs (ta-siRNAs) son una clase de pequeños RNAs (20 a 24 nts) reguladores descritos en plantas. Se producen a partir de regiones especí cas del genoma llamadas genes TAS. Los transcritos derivados de estos genes TAS son reconocidos y procesados por un miRNA y por una RNA polimerasa RNA dependiente 6 (RDR6) para generar un RNA de doble cadena, que es procesado por DCL4 en fragmentos en fase de 21 nts, llamados ta-siRNAs. Los ta-siRNAs funcionales se cargan en AGO y regulan a nivel post-transcripcional diversos genes en trans. Para identi car y caracterizar potenciales ta-siRNAs de Cucumis melo (melón) implicados en el proceso de respuesta a estrés, se trabajó con librerías de sRNAs obtenidas a partir de plantas de melón expuestas a 7 situaciones diferentes de estrés biótico y abiótico. Mediante una aproximación bioinformática, se predijeron 242 genes TAS candidatos. Dos de los más prometedores (TAS 915 y TAS 917) fueron posteriormente validados mediante ensayos biológicos y algoritmos computacionales. Sus secuencias presentaban homología con genes de la familia TAS3 de otras especies vegetales, cuyas dianas más relevantes son los Factores de Respuesta a Auxinas, que son reguladores a nivel transcripcional involucrados en procesos del desarrollo y respuesta a estrés. Además, la actividad de estos genes TAS fue con rmada a través de la identi cación y validación de los genes diana, su correlación con la acumulación de los transcritos TAS y análisis del degradoma. Los resultados obtenidos suponen la primera identi cación de ta-siRNAs funcionales en C. melo, y ofrecen una nueva perspectiva en cuanto a mecanismos de respuesta a estrés en melón regulados por estos pequeños RNAs no codi cantes.

[EN] Trans-acting siRNAs (ta-siRNAs) are a class of small regulatory RNAs (20 to 24 nts) described in plants, which are produced from speci c genome regions called TAS genes. Transcribed fragments derived from these genes are recognised and processed by a miRNA and an RNA dependent RNA polymerase 6 (RDR6) in order to generate a dsRNA, in turn processed by DCL4 into 21-nt phased fragments. One of these pieces, once loaded into AGO, constitutes a mature ta-siRNA able to regulate many target genes in trans, at post-transcriptional level. To identify and characterise potential Cucumis melo (melon) ta-siRNAs implicated in stress-responsive processes, sRNA libraries were obtained from melon plants exposed to seven di erent stress situations both biotic and abiotic. Via bioinformatic approaches, a total of 242 candidate TAS genes were predicted. Two of the most promising candidates (TAS 915 and TAS 917) were further validated following computational algorithms and biological assays. Their sequences showed a high homology with the TAS3 family of other plant species, whose most relevant targets are Auxin Response Factors, transcriptional regulators involved in development and stress responses. Besides, trans-acting activity of these TAS genes was con rmed via identi cation and validation of ta-siRNA targets, their correlation to TAS transcript accumulation and degradome assays. Our results represent the rst identi cation and functional validation of ta-siRNAs in C. melo and may provide novel insights into the role of this particular family of small non-coding RNAs in melon stress responses.