Alteraciones de la cromatina de Arabidopsis inducidas por infecciones bacterianas y sus efectos en la activación de las defensas

Abstract

La cromatina de eucariotas está compuesta por regiones compactas (heterocromáticas) y relajadas (eucromáticas). En la planta modelo Arabidopsis, las regiones compactas están comprendidas principalmente en los centrómeros, en donde se concentran la mayoría de los transposones (TEs) del genoma. Estas regiones están enriquecidas en marcas epigenéticas represoras tales como las derivadas de la metilación del DNA (5mC) e histonas (H3K9me2). Estas estructuras son dinámicas, y se modifican frente a la infección con Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst), condición que produce la relajación de la cromatina centromérica y la pérdida de 5mC. Otros estreses bióticos y abióticos desencadenan respuestas similares sobre estas regiones genómicas, pero curiosamente aún no existen estudios que evalúen si la decondensación y demetilación de los centrómeros afecta a la resistencia a los diferentes estrés.En esta Tesis Doctoral abordamos esta incógnita realizando distintos tipos de estudios en plantas de Arabidopsis infectadas con Pst. Como una primera aproximación, analizamos de qué manera la falta de proteínas que regulan la estructura de la cromatina centromérica (mutantes de metilación del DNA e histonas, y de remodelación de cromatina) afecta a la decondensación de cromocentros (CCs) y resistencia a Pst. Los resultados mostraron que todas las mutantes analizadas son más resistentes al patógeno. Posteriormente seleccionamos a la mutante mom1-5 para estudiar en ella el proceso de activación de defensas. Demostramos que esta mutante manifiesta predisposición a la activación de las defensas (?priming?) involucrando un mecanismo que operaría en trans. Evaluamos el comportamiento de las secuencias blanco de MOM1 y otros blancos centroméricos en plantas salvajes infectadas y encontramos que la decondensación de la cromatina centromérica se asocia a la activación y posterior represión de TEs y transgenes allí codificados, requiriendo componentes del silenciamiento génico transcripcional mediado por RNAs pequeños (smRNAs). En paralelo, detectamos un grupo de genes R (genes que codifican a proteínas de resistencia a patógenos) que en plantas salvajes infectadas poseen smRNAs homólogos que no inducirían su silenciamiento. Por el contrario, el silenciamiento sería re-direccionado hacia otras secuencias también homólogas a estos mismos smRNAs pero más abundantes (TEs centroméricos) liberando los minoritarios (R) y permitiendo su expresión. A partir de los resultados obtenidos, proponemos un mecanismo que operaría en trans, por el cual la activación transcripcional de TEs centroméricos podría afectar a la transcripción de genes R en plantas salvajes infectadas.