Functional characterization of the connection between the circadian clock and the DNA damage and repair response in Arabidopsis thaliana
En la mayoría de los organismos estudiados, el reloj circadiano mantiene ritmos en fisiología, metabolismo y desarrollo en sintonía con los cambios medioambientales que suceden durante los ciclos diurnos y nocturnos. En plantas, el reloj circadiano regula la correcta periodicidad de muchos procesos...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2019 |
| País: | España |
| Recursos: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/669601 |
| Acesso em linha: | http://hdl.handle.net/10803/669601 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Rellotge circadià Reloj circadiano Circadian clock Dany del DNA Daño del DNA DNA damage Arabidopsis thaliana Ciències Experimentals 577 |
| Resumo: | En la mayoría de los organismos estudiados, el reloj circadiano mantiene ritmos en fisiología, metabolismo y desarrollo en sintonía con los cambios medioambientales que suceden durante los ciclos diurnos y nocturnos. En plantas, el reloj circadiano regula la correcta periodicidad de muchos procesos cruciales como las respuestas a un gran número de estreses abióticos y bióticos. En esta Tesis Doctoral, hemos estudiado la conexión entre el reloj circadiano y la vía de respuesta al daño y reparación del DNA (DNA Damage and Repair (DDR)) en respuesta al daño de doble cadena del DNA (double strand breaks (DSBs)). Los resultados obtenidos indican que el reloj circadiano rítmicamente regula las respuestas biológicas y moleculares frente a los DSBs. También identificamos al foto-receptor de luz azul CRYPTOCHROME 2 (CRY2) como regulador clave en la repuesta DDR. En respuesta a los DSBs inducidos por la droga bleomicina, nuestros comet assays realizados a diferentes momentos del ciclo diurno mostraron que los DSBs disminuyen por la noche en comparación con los DSBs durante el día. Además, la actividad de los promotores y expresión del mRNA de genes cruciales en la respuesta DDR mostraron oscilaciones rítmicas y robustas con un pico máximo en la noche. Los resultados sugieren que los mecanismos de reparación del DNA podrían estar favorecidos en la noche. La función circadiana no sólo controla transcripción si no también modificaciones post-traduccionales como la parilación de las proteínas. Nuestros estudios mostraron que la sobre-expresión y mutación de un número de genes del reloj circadiano modifica los ritmos de la respuesta DDR. Sin embargo, con algunas excepciones, la expresión de la mayoría de los genes clave del reloj no presenta importantes cambios en respuesta a los tratamientos con bleomicina. Nuestros estudios también mostraron que la desregulación del foto-receptor CRY2 altera el grado de formación de los DSBs y la expresión transcripcional de genes clave en la respuesta DDR como POLY-(ADP-RIBOSE) POLYMERASE 2 (PARP2) y RAD ASSOCIATED WITH DIABETES 51 (RAD51). La regulación podría suceder mediante la interacción directa de CRY2, ya que ensayos de immunoprecipitación de la cromatina revelaron enriquecimiento de la proteína CRY2 en varios loci de genes importantes de la DDR, que incluyen PARP2 y POLY-(ADP-RIBOSE) GLYCOHYDROLASE 1 (PARG1 or TEJ). La correcta expresión y función de CRY2 es también importante en la formación de una clase particular de estructuras secundarias del DNA o híbridos de DNA-RNA conocidos como R-loops. Los resultados que conectan CRY2 con los híbridos de DNA-RNA en los genes de la respuesta DDR son relevantes, ya que los R-loops han sido previamente conectados con la localización y reparación de los DSBs. Mediante el uso de plantas con la función de CRY2 alterada también hallamos que la muerte celular programada y la aparición de hojas verdaderas en respuesta a los DSBs, requieren una correcta expresión y función de CRY2. Por lo tanto, nuestros estudios demuestran una regulación circadiana de la DDR en Arabidopsis thaliana. Esta regulación podría ser relevante para proteger el DNA en momentos en los que es más vulnerable como durante la replicación, que en varios organismos incluidas las plantas, sucede cuando anochece o durante la noche. Nuestros estudios también sugieren que la función de CRY2 en la respuesta DDR podría llevarse a cabo mediante cambios en la compactación de la cromatina y la formación de R-loops. |
|---|