Control de la transposición e impacto de los elementos transponibles en genomas vegetales: análisis del retrotransposón Tnt1 de tabaco y del Mite Emigrant de Arabidopsis

El trabajo presentado en esta tesis se centra en el estudio del impacto de los elementos transponibles sobre los genes y genomas vegetales y en los mecanismos de control de la transposición en estos genomas. Para ello se ha analizado, por un lado, la dinámica que ha seguido la familia Emigrant de MI...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Gonzalvo, Néstor Santiago
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2006
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/3890
Acceso en línea:http://www.tdx.cat/TDX-0718106-142016
http://hdl.handle.net/10803/3890
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Retrotransposón
Elementos transponibles
MITEs
Ciències Experimentals
575
Descripción
Sumario:El trabajo presentado en esta tesis se centra en el estudio del impacto de los elementos transponibles sobre los genes y genomas vegetales y en los mecanismos de control de la transposición en estos genomas. Para ello se ha analizado, por un lado, la dinámica que ha seguido la familia Emigrant de MITEs dentro del genoma de Arabidopsis. Y, por otro lado, se analiza el control de la transcripción del retrotransposón Tnt1 de tabaco.<br/>1. ESTUDIO DEL IMPACTO DE LOS ELEMENTOS TRANSPONIBLES SOBRE LOS GENOMAS VEGETALES: Análisis de la familia Emigrant de MITEs de Arabidopsis thaliana.<br/>Los MITEs son pequeños transposones de DNA sin capacidad codificante, presentes en un elevado número de copias en la mayoría de los genomas. Se postula que son movilizados por elementos autónomos emparentados, presentes en los mismos genomas. El primer grupo de MITEs descrito en Arabidopsis fue la familia Emigrant (Casacuberta et al., 1998).<br/>El objeto de nuestro estudio es conocer la dinámica de estos elementos y su efecto sobre la evolución de los genes y genoma de Arabidopsis.<br/>Gracias a la disponibilidad de la secuencia genómica de Arabidopsis se ha diseñado un programa informático para identificar todas las copias de elementos Emigrant contenidas en el genoma de Arabidopsis. Con tal de encontrar el máximo número de elementos Emigrant, se fundamentó la búsqueda en las repeticiones terminales (TIRs) conservadas que definen esta familia de MITEs. De esta forma se pueden encontrar subfamilias representadas por un bajo número de copias o aquellas copias antiguas y, por tanto, más divergentes, de transposones Emigrant, presentes en el genoma de Arabidopsis. También se han desarrollado otras herramientas informáticas que han permitido realizar análisis filogenéticos y evolutivos de estos elementos. A su vez, mediante técnicas moleculares se ha estudiado el polimorfismo de estos MITEs existente entre diferentes ecotipos de Arabidopsis.<br/>Mediante estos análisis se han identificado 151 copias Emigrant distribuidas por todo el genoma de Arabidopsis. La mayoría de éstas se pueden agrupar en tres familias, cada una de las cuales puede ser subdividida, a su vez, en subfamilias de variabilidad diferente. El análisis de estas subfamilias ha revelado que mientras que las copias más recientes se localizan lejos de secuencias génicas, aquellos elementos más antiguos aparecen frecuentemente asociados a genes. Esto sugiere que los elementos Emigrant han podido jugar un papel importante en la evolución de los genes de Arabidopsis. Los resultados obtenidos se han publicado en la revista de carácter científico Molecular Biology and Evolution (Santiago et al., 2002). Además la existencia de polimorfismos de inserción de estos transposones entre diferentes ecotipos de Arabidopsis indica la existencia de una actividad reciente de movilización de estos elementos.<br/>2. ESTUDIO DEL CONTROL DE LA TRANSPOSICIÓN: Análisis del control de la expresión del retrotransposón Tnt1 de tabaco.<br/>Tnt1 fue el primer retrotransposón activo de plantas descrito (Grandbastien et al., 1989). Está presente en cientos de copias en el genoma de tabaco y se expresa en ciertas condiciones de estrés (Casacuberta y Grandbastien, 1993; Mhiri et al., 1997).<br/>Por otra parte el silenciamiento génico parece ser el principal mecanismo por el que los diferentes organismos controlan la proliferación de los elementos transponibles y secuencias extrañas dentro de sus genomas (Vaucheret y Fagard, 2001; Hammond et al., 2001; Rudenko et al., 2003).<br/>En el trabajo presentado en esta memoria se analiza el control de la expresión del retrotransposón Tnt1 a nivel de la terminación de la transcripción y poliadenilación del mRNA y a nivel de la conformación de la cromatina, mediante el estudio de cambios en el silenciamiento de Tnt1 en condiciones de estrés. Se analiza la existencia y variación de intermediarios del silenciamiento, como siRNAs y modificaciones de la cromatina.<br/>En este trabajo se han diseñado diferentes estrategias para inducir el silenciamiento transcripcional de transgenes cuya expresión está promovida por el promotor 35S del CaMV. Los resultados obtenidos indican que en condiciones de estrés se relaja el silenciamiento del retrotransposón Tnt1 sin que se vea comprometido el silenciamiento de otros transgenes estudiados. Por esta razón se decidió caracterizar molecularmente el silenciamiento de Tnt1.<br/>Se han identificado siRNAs que pueden estar mediando la represión de Tnt1 en hoja de tabaco, cuando este elemento no se transcribe y sus secuencias promotoras están asociadas a cromatina inactiva. <br/>Por otra parte, con tal de conocer de qué manera Tnt1 supera su silenciamiento y se expresa en situaciones de estrés, se ha analizado la influencia de la región U3 de las LTRs de este retrotransposón (donde se localizan los elementos promotores de su transcripción) sobre este proceso. Los resultados obtenidos sugieren que la región U3 no es suficiente para superar el silenciamiento de Tnt1 y que quizás otras secuencias de la LTR o factores estructurales son las que permiten la expresión del retrotransposón.

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