Estudio del rol de la ARN helicasa ISE2 en la regulación de los plasmodesmos (PD) y en la señalización cloroplasto-núcleo-PD en plantas de Arabidopsis thaliana

Abstract

Increased size exclusion limit 2 (ISE2) codifica una presunta helicasa de ARN de tipo DEVH-box originalmente identificada a partir de una búsqueda de mutantes de Arabidopsis con alteraciones en la apertura de los plasmodesmos (PD). La deleción de ISE2 afecta también la actividad de los cloroplastos, disminuye la acumulación de pigmentos fotosintéticos y altera la expresión de genes relacionados con la fotosíntesis. En este trabajo demostramos la localización cloroplástica de ISE2 y estudiamos su rol en el procesamiento del ARN plastídico y, consecuentemente, en las funciones de los PD. Los ARN cloroplásticos de tipo II conteniendo intrones muestran un empalme defectuoso en las mutantes ise2 y en plantas con ISE2 silenciado, lo que compromete la viabilidad del plástido. Además, ensayos de inmunoprecipitación de ARN sugieren que ISE2 interactúa in vivo con varios ARNs regulados por empalme. Finalmente, mostramos que la mutante clpr2 (con defectos en una subunidad del complejo de proteasas Clp en el cloroplasto) también exhibe un funcionamiento anormal de los PD durante la embriogénesis, apoyando la idea de que el procesamiento de ARN cloroplástico es requerido para regular la comunicación célula a célula en las plantas.

Increased size exclusion limit 2 (ISE2) encodes a putative DEVH-box RNA helicase originally identified through a genetic screening for Arabidopsis mutants altered in plasmodesmata (PD) aperture. Depletion of ISE2 also affects chloroplasts activity, decreases accumulation of photosynthetic pigments and alters expression of photosynthetic genes. In this work, we show the chloroplast localization of ISE2 and decipher its role in plastidic RNA processing and, consequently, PD function. Group II intron-containing RNAs from chloroplasts exhibit defective splicing in ise2 mutants and ISE2-silenced plants, compromising plastid viability. Furthermore, RNA immunoprecipitation suggests that ISE2 binds in vivo to several splicing-regulated RNAs. Finally, we show that the chloroplast clpr2 mutant (defective in a subunit of a plastidic Clp protease) also exhibits abnormal PD function during embryogenesis, supporting the idea that chloroplast RNA processing is required to regulate cell–cell communication in plants.