Participación de las proteínas con dominios DC1 codificadas por los genes At2g44370 y At2g17740 en la gametogénesis y en la respuesta de defensa a patógenos en plantas

Abstract

En el presente trabajo identificamos a VLG y BNP como genes que codifican para proteínas con dominios DC1, los cuales poseen alta identidad estructural con los dominios C1 presentes en proteínas animales. A partir del análisis in silico de bases de datos de microarreglos y ensayos con plantas reporteras promotor:GUS demostramos que ambas proteínas se regulan fuertemente ante estreses bióticos y abióticos y tratamientos con hormonas. A través del estudio de mutantes hemicigóticas demostramos que la proteína VLG es necesaria para la formación de una gran vacuola central que caracteriza a los estadios tempranos del desarrollo de los gametofitos femenino y masculino en A. thaliana. A partir de nuestras evidencias hipotetizamos que la proteína VLG cumple su función en los compartimentos prevacuolares tardíos a través de la interacción entre PVA12 y LTL1, ambas proteínas asociadas a la unión entre vesículas. Además, demostramos que BNP es necesaria para alcanzar el estadio tricelular del desarrollo microgametofítico y participa en la germinación del tubo polínico. También se demostró que la proteína BNP interactúa con ambos reguladores de la transcripción VOZ1 y VOZ2 en compartimentos prevacuolares tardíos y proponemos dicha interacción es necesaria para su translocación desde dichos compartimentos hacia el núcleo. En conjunto, nuestros resultados demuestran que las proteínas con dominios DC1 cumplen funciones en procesos de estrés y del desarrollo gametofítico en A. thaliana. Específicamente, ambas proteínas participarían del transporte y anclaje de complejos mayores de proteínas que forman parte de los compartimentos endosomales tardíos. Futuros estudios sobre la regulación de las proteínas que forman parte de dichos complejos endosomales ampliarán las bases funcionales de su participación en los procesos de desarrollo, incluyendo también las respuestas de defensa de las plantas de A. thaliana frente a estrés ambiental.

In this study we identify VLG and BNP as genes that encode DC1 domain containing proteins, which display high structural identity with C1 domains present in animal proteins. Through in silico analysis of microarray databases and bioassays using A. thaliana promoter:GUS reporter lines we demonstrate that both proteins VLG and BNP are strongly regulated during biotic and abiotic stresses and hormone treatments. The study of hemicigotic mutant lines allowed us to discover that VLG is necessary for the formation of a big central vacuole that characterizes early stages of male and female gametophytic development. We hypothesize that VLG carries out its function in late prevacuolar compartments through the interaction with PVA12 and LTL1, proteins associated to vesicle fusion. Likewise we demonstrate that BNP is required for reaching tricellular stage in microgametophytic development and to carry out pollen tube germination. Furthermore we demonstrate that BNP interacts with transcriptional regulators VOZ1 and VOZ2 in the late prevacuolar compartments, and we hypothesize that this interaction is needed for their nuclear translocation. In summary, our results demonstrate that DC1 domain containing proteins carry out specific functions in processes involving stress and development in A. thaliana, participating in protein transport and tethering in endosomal compartments. Future studies regarding the regulation of the proteins that comprise such endosomal complexes will expand the basic functional knowledge of their involvement in development and stress responses in A. thaliana.