Función de proteínas VQ y WRKY inducibles por NO e hipoxia en el desarrollo radicular y la senescencia foliar

Abstract

[ES] La familia de proteínas VQ se ha asociado, entre otras funciones, a varios procesos del desarrollo de las plantas y a sus respuestas frente al estrés ambiental y, a menudo, interacciona funcionalmente con los factores de transcripción WRKY. De entre todos los genes que codifican VQs y WRKYs, se han seleccionado aquellos cuya expresión se incrementa bajo tratamientos con óxido nítrico (NO) e hipoxia, así como por estrés oxidativo inducido por ozono. En este TFG se ha realizado la caracterización fenotípica de varios mutantes de Arabidopsis thaliana en los genes que codifican estas proteínas, tanto en condiciones control como bajo distintos tratamientos de estrés. Los ensayos realizados sugieren que las proteínas VQ y factores de transcripción WRKY estudiados juegan un papel en la regulación de varios procesos fisiológicos, desde la germinación de las semillas hasta la senescencia foliar, tanto en condiciones naturales como bajo estrés, y que la regulación es muy compleja, pudiendo funcionar distintas proteínas como agonistas o antagonistas. Además, dos de las proteínas VQ estudiadas, VQ1 y VQ10, junto con el factor de transcripción WRKY33, parecen estar asociadas funcionalmente ya que intervienen todas ellas en varios de los procesos estudiados. VQ1 y VQ10 promovieron la división celular en la zona meristemática de la raíz mientras que WRKY33 la reprimió, pero en todos los casos mutaciones en los genes que las codifican alteraron significativamente el crecimiento de la raíz. Especialmente relevante resultó la regulación aditiva y positiva de VQ1 y VQ10 sobre la tolerancia de las semillas a condiciones de estrés térmico y oxidativo, así como la regulación negativa de ambos sobre la senescencia foliar forzada por oscuridad, mientras que WRKY33 actuó como regulador positivo de este proceso. Se necesitará experimentación adicional para dilucidar las jerarquías y posicionamiento de los diferentes reguladores en un modelo complejo de regulación basado en proteínas VQ y factores de transcripción WRKY.

[EN] The VQ protein family has been associated, among other functions, with several processes of plant development and responses to environmental stress, often acting through functional interaction with WRKY transcription factors. Among all the genes encoding VQs and WRKYs, those whose expression is increased under nitric oxide (NO) and hypoxia treatments, as well as under ozone-induced oxidative stress, have been selected. In this TFG, mutants in the Arabidopsis thaliana genes coding for these proteins have been phenotyped, both in control conditions and under different stress treatments. The phenotypical characterization suggests that the studied VQ proteins and WRKY transcription factors play a role in the regulation of several physiological processes, from seed germination to leaf senescence. Regulation runs through a complex network, with different proteins having both agonistic and antagonistic functions. Furthermore, two of the VQ proteins studied, VQ1 and VQ10, as well as WRKY33 transcription factor seem to be functionally associated as they were involved in common processes and responses, though playing positive or negative effects depending on the specific target. VQ1 and VQ10 promoted cell division in the root meristematic zone whereas WRKY33 repressed it, but all mutants displayed altered root growth phenotypes. Noteworthy, VQ1 and VQ10 played positive and additive regulation on enhanced tolerance of seed germination to thermal and oxidative stresses as well as on dark-induced leaf senescence, while WRKY33 repressed it. Additional work will be needed to elucidate the hierarchy and position of the different regulators in the complex and intricate regulatory network based on VQ and WRKY proteins.