Estudio de los mecanismos que participan en las vías de respuesta a la radiación UV-B en plantas de Arabidopsis thaliana

La radiación solar es de máxima importancia para las plantas, tanto como fuente de energía como señal medio ambiental regulando el crecimiento y desarrollo. La radiación ultravioleta A y B (UV-A y UV-B) forma parte de la radiación que alcanza la superficie terrestre. Las plantas por su condición de sésil están expuestas a la radiación UV-B, que provoca lesiones en las macromoléculas tales como ADN, ARN, proteínas y lípidos. En particular, la absorción de esta radiación por el ADN induce la formación de enlaces covalentes entre pirimidinas adyacentes, dando lugar a dímeros de pirimidina por formación de anillos de ciclobutano (CPD) y, en menor medida, fotoproductos pirimidinapirimidona. Luego de la exposición a la radiación UV-B, fenotípicamente se observa reducción en la biomasa, disminución en la altura y el área foliar y la producción de compuestos fotoprotectores como consecuencia del daño en el ADN. La reparación del daño en el ADN causada por la radiación UV-B es esencial para la supervivencia de los organismos. Existen diferentes mecanismos por los cuales las plantas reparan el daño en el ADN, entre ellas, la fotoreactivación, en la cual a través de la energía de la luz visible se revierte el daño. Por otro lado, las vías de reparación “oscuras” no revierten el daño, sino que reemplazan el ADN dañado, incluyendo el sistema de reparación por escisión de nucleótidos (NER). Existen dos vías del sistema NER, que son la reparación genómica global que remueve las lesiones del ADN del genoma en general, y la reparación acoplada a la transcripción, la cual remueve las lesiones del ADN que interfieren con la progresión de la ARN. La subunidad 17 del Complejo Mediador (MED17) fue estudiada tanto en levaduras como en humanos, donde se determinó que interacciona con proteínas del sistema NER, actuando entre la transcripción y la reparación del daño en el ADN. En esta tesis se demostró que la subunidad 17 del Complejo Mediador es un importante regulador en la respuesta al daño en el ADN luego de la exposición a la radiación UV-B en plantas de Arabidopsis thaliana. En particular, MED17 modula transcripcionalmente la expresión de genes de la vía de la respuesta al daño en el ADN y al UV-B. Además, se demostró que interacciona con factores de iniciación de la transcripción y proteínas asociadas a la cromatina que podrían facilitar la reparación del ADN. También se evidenció que la interacción de MED17 con ATR y PDCD5 durante la respuesta al daño en el ADN podría estar regulando la expresión de proteínas de la vía, además podría actuar en el reconocimiento del daño en el ADN a través de la unión de proteínas de reparación en el ADN. A su vez, para la reparación del ADN, es importante la actividad de enzimas que remodelan la cromatina, por ejemplo, la acetilación de las histonas. Estudios previos de nuestro laboratorio demostraron que plantas de maíz deficientes en la expresión de la proteína MBD101 presentaron una cromatina más laxa, mostrando una mayor sensibilidad a la radiación UV-B con un mayor daño en el ADN luego del tratamiento (Qüesta y col; 2015). Además, se observó la interacción de MBD101 con la histona H4, lo que podría indicar un rol en la compactación de la cromatina (Qüesta y col.; 2010). En Arabidopsis thaliana, las proteínas MBD1, MBD2, MBD3, MBD4 y MBD12 presentan homología con la proteína MBD101. En este trabajo de tesis se demostró que las proteínas MBD1, MBD2, MBD3, MBD4 están involucradas en la respuesta tanto al estrés UV-B como salino.