Rol de las PERK como sensores de la integridad de la pared celular durante el crecimiento polarizado en tubos polínicos de Arabidopsis thaliana

Abstract

La plasticidad estructural de los carbohidratos es mayor a la de los aminoácidos, pero nuestro entendimiento de cómo esa plasticidad se relaciona con la funcionalidad biológica es aún muy limitada. Los pelos radicales y los tubos polínicos son células individuales que requieren una gran síntesis de pared celular para poder sostener la expansión apical también denominada crecimiento apical. Las paredes celulares en las células vegetales son estructuras complejas compuestas en su mayoría por polisacáridos, incluyendo una red de microfibrillas de celulosa-xiloglucanos, pectinas y O-glicoproteínas ricas en hidroxiprolina (HRGPs) tales como extensinas (EXTs) y arabinogalactanos asociados a proteínas (AGPs). En esta tesis se propone individualizar la respuesta de señalización que permite el crecimiento polarizado en tubos polínicos en Arabidopsis thaliana. Mediante la utilización de redes transcripcionales modulares ya hemos identificado componentes necesarios para el crecimiento polarizado en tubos polínicos. Estas redes establecen un punto de partida para explorar la funcionalidad biológica de los HRGPs, extensinas y receptores quinasa con dominio extracelular de tipo extensina (PERK; proline-rich extensin-like receptor kinase) asociados al crecimiento polarizado. En esta tesis estudiamos en tubos polínicos cómo las proteínas PERK afectan al crecimiento polarizado mediante la inhibición bioquímica y por métodos de genética reversa. Los genes candidatos fueron analizados en un contexto más amplio mediante métodos moleculares específicos y microscopía confocal.

The structural plasticity of carbohydrates is greater than that of amino acids but our understanding for how this plasticity relates to biological function is still limited. Root hairs and pollen tubes are single cells that require intensive cell-wall amendments to accommodate apical cell expansion in a process known as tip growth. Plant cell walls are intricate structures comprised largely of polysaccharides, including a network of cellulose microfibrils-xyloglucans, pectins, and of highly glycosylated hydroxyproline-rich O-glycoproteins (HRGPs), such as extensins (EXTs) and arabinogalactan proteins (AGPs). We propose to functionally dissect the signaling feedback loop that allows for polarized growth in Arabidopsis thaliana. We have employed transcriptional modular networks to identify components necessary for polarized growth of pollen tubes. These predictions provide a framework to explore the biological function of HRGPs and proline-rich extensin-like receptor kinase (PERK) involved in tip growth. We targeted these processes by biochemical inhibition and by different modes of reverse genetics, and assessed blockage of polarized growth. Suitable candidate genes were put into a larger biological context through targeted molecular approaches and through high-definition confocal microscopy.