Análisis de la actividad funcional de pequeños RNAs interferentes (siRNAs) en Cucumis melo en respuesta a estrés

Abstract

[ES] Evolutivamente, las plantas han desarrollado mecanismos de adaptación que les han permitido hacer frente a situaciones de estrés. Sin embargo, en esta situación la planta prioriza su supervivencia, comprometiendo su desarrollo, por lo que el estrés es responsable directo de pérdidas en la producción agrícola. Consecuentemente, es imperativo desarrollar estrategias innovadoras de mejora que permitan afrontar con éxito este doble desafío al que se verá expuesta la producción agrícola mundial.

En el presente estudio se parte de pequeños RNAs no codificantes (sRNAs) en melón (Cucumis melo) obtenidos tras secuenciación masiva. Según su biogénesis y función, los sRNAs se clasifican en microRNAs (miRNAs), producidos a partir de RNAs de cadena simple con estructura tipo horquilla y pequeños RNAs interferentes (siRNAs) generados a partir de RNA bicatenario endógeno o foráneo. Como sucede en otras plantas, gran parte de estos pequeños RNAs tienen 24 nucleótidos de tamaño, y esto puede deberse a que estos presenten alguna función biológica única. Se conoce que gran parte de los siRNAs de 24 nucleótidos están implicados en la metilación de DNA dirigida por RNA (RdDM) en plantas. Estos guían a la proteína AGO4 hasta un DNA de secuencia complementaria induciendo su metilación. Mediante este mecanismo los elementos repetitivos, incluyendo los elementos transponibles (TEs), son silenciados.

En otros estudios se ha visto como ciertos estreses, como las bajas temperaturas, provocan la activación de algunos TEs, que en condiciones normales se encuentran metilados por la RdDM. Los mecanismos por los cuales estos TEs sufren hipometilación son desconocidos en la actualidad, pero se cree que la RdDM se inhibe como respuesta al estrés, de este modo los transposones, al estar activados, aumentan la diversidad fenotípica de la planta y se facilita la adaptabilidad ante los estreses.

En el presente estudio se usan herramientas computacionales para predecir una serie de transposones que han sufrido hipometilación como respuesta al frío, y a su vez, se predicen cuáles de los pequeños RNAs estudiados pueden ser siRNA de 24 nucleótidos implicados en el silenciamiento epigenético.

[EN] Plants have developed adaptive mechanisms that have allowed them to cope with adverse stress conditions.Under such disfavourbale environmental cues, the plant prioritizes its survival while compromising its development, so that the stress is directly responsible for massive losses in agricultural production. Consequently, it is imperative to develop innovative improvement strategies to successfully address this double challenge to which global agricultural production will be exposed.

This study is based on small non-coding RNAs (sRNAs) in melon (Cucumis melo) obtained after next-generation sequencing. Depending on their biogenesis and function, sRNAs are classified into microRNAs (miRNAs), produced from single-chain RNAs with hairpin structure, and small interfering RNAs (siRNAs) generated from endogenous or foreign double-stranded RNA. It is known that many of these sRNAs are 24-nt long, in a similar way to other plants, and this may be due to some unique biological function, e.g. the fact that many of these siRNAs are involved in RNA-directed DNA methylation (RdDM). The main function of siRNA, thus, is to guide the AGO4 protein to a complementary DNA sequence inducing its methylation. By this mechanism, the repetitive elements, including transposable elements (TEs), remain silenced.

Other studies have addressed the role of certain stress situations, like low temperatures, that trigger the activation of some TEs, which under normal conditions are methylated by the RdDM. The mechanisms by which these TEs suffer from hypomethylation are currently unknown, but it is believed that RdDM is inhibited in response to stress, hence trasnposons ara activated, and an increase in plant phenotipic diversity occurs, which facilitates adaptability to those stress conditions.

The present study uses computational tools to predict which transposons have suffered hypomethylation in response to cold, and in turn predict which of the studied small RNAs may be 24-nt long siRNAs involved in epigenetic silencing.