Estudio del efecto de los reguladores de KAT1 sobre la respuesta a la luz y a estrés hídrico en Arabidopsis thaliana

Abstract

[ES] El potasio, K+, es un catión monovalente que desempeña un papel fundamental en las plantas al participar en fenómenos como la apertura y el cierre de los estomas, la presión hidrostática, la neutralización de las cargas negativas, el mantenimiento de la homeostasis iónica, del potencial de membrana, el crecimiento celular y la respuesta a diferentes estreses, entre otros procesos. El flujo de K+ en las células está regulado por diferentes sistemas de transporte. En las células oclusivas que conforman los estomas, KAT1 constituye el principal canal rectificador de entrada de K+, participando directamente en el aumento de la turgencia celular y, por tanto, en la apertura de los estomas, regulando así la transpiración y el intercambio gaseoso. Por esta razón, identificar y caracterizar proteínas que interactúan con KAT1 es de vital importancia para desentrañar los mecanismos que regulan esta proteína, con el objetivo final de desarrollar plantas que sean resistentes a la sequía. Estudios previos en nuestro laboratorio han identificado, mediante un ensayo de interacción proteína-proteína del tipo Split-ubiquitina, una serie de proteínas de Arabidopsis thaliana que interaccionan con KAT1. Una de las proteínas interactoras es RPT2 (Root Phototropism2). Para determinar si RPT2 regula la actividad de KAT1, se midió la expresión de KAT1 en diferentes momentos del ciclo circadiano, tanto en el genotipo silvestre como en mutantes rpt2, y la expresión de RPT2 en el genotipo silvestre, ya que ambas proteínas responden ante estímulos lumínicos. Además, se realizaron dos ensayos en los que se sometió a las diferentes líneas estudiadas a luz continua y a déficit hídrico, con el objetivo de analizar los efectos mostrados por cada línea, para así poder identificar posibles tolerancias a dichos estreses. Por último, se estudió el posible efecto regulador de RPT2 sobre el transportador de K+ en raíz KUP4. Ensayos previos de electrofisiología sugirieron defectos en la toma de K+ por las raíces en mutantes rpt2. Además, un ensayo de interacción proteína-proteína evidenció la existencia de una interacción física entre ambas proteínas.

[EN] Potassium, K+, is a monovalent cation that plays a fundamental role in plants by participating in phenomena such as the opening and closing of stomata, hydrostatic pressure, the neutralization of negative charges, the maintenance of ionic homeostasis, the membrane potential, cell growth and response to different stresses, among other processes. The flow of K+ in cells is regulated by different transport systems. In the guard cells that make up the stomata, KAT1 constitutes the main inward rectifier K+ channel, directly participating in the increase in cell turgor and, therefore, in the opening of the stomata, thus regulating transpiration and gas exchange. For this reason, identifying and characterizing proteins that interact with KAT1 is of vital importance to unravel the mechanisms that regulate this protein, with the ultimate goal of developing plants that are drought-resistant. Previous studies in our laboratory have identified, by means of a protein-protein interaction assay of the Split-ubiquitin type, a series of proteins from Arabidopsis thaliana that interact with KAT1. One of the interacting proteins is RPT2 (Root Phototropism2). To determine whether RPT2 regulates KAT1 activity, KAT1 expression was measured at different moments of the circadian cycle, both in the wild-type genotype and in rpt2 mutants, and RPT2 expression in the wild-type genotype, since both proteins respond to luminous stimuli. In addition, two tests were carried out in which the different lines studied were subjected to continuous light and water stress, with the aim of analyzing the effects shown by each line, in order to identify possible tolerances to those stresses. Finally, the possible regulatory effect of RPT2 on the root K+ transporter KUP4 was studied. Previous electrophysiology assays suggested defects in K+ uptake by roots in rpt2 mutants. In addition, a protein-protein interaction assay showed the existence of a physical interaction between both proteins.