El reclutamiento de MED15 por DELLA es un mecanismo conservado en plantas terrestres

Abstract

[ES] Las proteínas DELLA son reguladores de procesos del desarrollo y el crecimiento de las plantas, involucradas en la vía de señalización de las giberelinas (GAs). Las proteínas DELLA no pueden unirse al DNA por sí solas y su mecanismo de acción es la interacción mediante su dominio GRAS con factores de transcripción (FT) y con reguladores de la transcripción (RT), a través de los cuales modula la expresión de sus genes diana. Los modos de acción de las proteínas DELLA son el secuestro de FTs y RTs, impidiendo su actividad normal, y la coactivación, promoviéndola. Al dominio N-terminal de las DELLA solamente se le ha atribuido la función del control de la estabilidad dependiente de GAs, a través de la interacción con el receptor de GAs codificado por GID1. Sin embargo, aunque sólo hay genes GID1 en plantas vasculares, las DELLA de las plantas no vasculares (briófitas) presentan una sorprendente conservación de su domino N-terminal, que se ha atribuido a su papel adicional como activador de la transcripción por contener motivos denominados ¿dominios de transactivación de nueve aminoácidos¿ (9aaTAD). Estos dominios frecuentemente interaccionan con dominios de interacción inducibles por quinasas (KIX), presentes en complejos coactivadores de la transcripción. Trabajo previo del laboratorio indica que la capacidad transactivadora del dominio N-terminal de las DELLA de Arabidopsis depende de su interacción con MED15, una subunidad de la cola del complejo Mediator que facilita la actividad de la RNA Polimerasa II. En este trabajo nos planteamos la pregunta de si éste es el mecanismo que utilizan también las DELLA de briófitas para ejercer como coactivadoras. Para resolverlo, decidimos trabajar con la briófita Marchantia polymorpha, cuyo linaje se separó de las plantas vasculares en un punto muy temprano tras la colonización de la superficie terrestre. Mediante análisis filogenéticos hemos identificado una secuencia MpMED15 con su dominio KIX conservado, a través del cual interacciona con el dominio N-terminal de MpDELLA, según ensayos de doble híbrido en levadura (Y2H) y de complementación bimolecular de fluorescencia (BiFC). También hemos comprobado que el dominio N-terminal de MpDELLA es capaz de transactivar en plantas (hojas de Nicotiana benthamiana). Por último, hemos comprobado mediante Y2H y BiFC que el factor de transcripción MpMYB14 interacciona con el dominio GRAS de MpDELLA, y que dicha interacción permite una mejor activación transcripcional de una de las dianas de MpMYB14 (MpPAL) en ensayos de expresión transitoria en hojas de N. benthamiana. Estos resultados sugieren no sólo que la capacidad de transactivación de las DELLA es una propiedad de la DELLA ancestral, sino que el mecanismo por el que ejerce dicho papel ¿el reclutamiento del complejo Mediator¿ está también conservado entre las plantas terrestres.

[EN] DELLA proteins are regulators of plant growth and development processes, involved in the gibberellin signalling pathway (GAs). DELLA proteins can¿t bind to DNA by themselves. Their mechanism of action is the interaction through their GRAS domain with transcription factors (FT) and transcription regulators (RT), through which they modulate the expression of their target genes. The modes of action of DELLA proteins are the sequestration of FTs and RTs, preventing their normal activity, and coactivation, promoting it. Only the GA-dependent stability control function has been attributed to the N-terminal domain of DELLA, through interaction with the GAs receptor encoded by GID1. However, although there are only GID1 genes in vascular plants, the DELLAs of non-vascular plants (bryophytes) show a surprising conservation of their N-terminal domain, which has been attributed to their additional role as an activator of transcription because they contain motifs called "Nine amino acid transactivation domains" (9aaTAD). These domains frequently interact with kinase-inducible interaction domains (KIX), present in transcriptional coactivator complexes. Previous laboratory work indicates that the transactivating capacity of the N-terminal domain of Arabidopsis DELLAs depends on its interaction with MED15, a subunit of the tail of the Mediator complex that facilitates RNA polymerase II activity. In this work we are wondering whether this is the mechanism that the DELLA of bryophytes also use to act as co-activators. To solve this, we decided to work with the bryophyte Marchantia polymorpha, whose lineage separated from vascular plants at a very early point after colonization of the earth's surface. Through phylogenetic analysis we have identified an MpMED15 sequence with its conserved KIX domain, by which it interacts with the N-terminal domain of MpDELLA, according to yeast two hybrid (Y2H) and Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) assays. We have also verified that the N-terminal domain of MpDELLA is able to transactivate in plants (Nicotiana benthamiana leaves). Finally, we have verified with Y2H and BiFC assays that the transcription factor MpMYB14 interacts with the GRAS domain of MpDELLA, and that this interaction allows a better transcriptional activation of one of the targets of MpMYB14 (MpPAL) in transient expression assays. in leaves of N. benthamiana. These results suggest not only that the transactivation capacity of DELLA is a property of ancestral DELLA, but that the mechanism by which this role exerts - the recruitment of the Mediator complex - is also conserved among terrestrial plants.