Browsing by Author "Fonseca Cárdenas, Alejandro Alfredo"

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    Modulación de la exportación nuclear de transcritos durante la respuesta a nitrato en Arabidopsis thaliana
    (2021) Fonseca Cárdenas, Alejandro Alfredo; Gutiérrez Ilabaca, Rodrigo Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    El nitrógeno es un macronutriente esencial para el crecimiento, desarrollo y productividad agrícola de las plantas. El nitrato, la principal fuente de nitrógeno en los suelos agrícolas, es una importante molécula señalizadora que regula la expresión génica en organismos vegetales. La respuesta a nitrato se ha caracterizado principalmente a nivel del transcriptoma utilizando ARN de células completas y muchas veces pasando por alto eventos de regulación postranscripcional. La exportación nuclear de ARN mensajeros (ARNm) se destaca como un paso crucial en la modulación de la expresión génica al conectar los procesos de transcripción y traducción. En un esfuerzo por dilucidar la función de la exportación nuclear de ARNm en la respuesta a nitrato, se analizó la dinámica de la acumulación nucleocitoplasmática de transcritos en raíces de Arabidopsis thaliana tratadas con nitrato, utilizando una estrategia de fraccionamiento celular y secuenciación de ARN. Se identificaron 402 genes con transcritos diferencialmente localizados (DLT) en respuesta al nutriente. Cinco patrones de localización de ARNm fueron observados en respuesta a nitrato: Reducción nuclear, reducción citoplasmática, acumulación nuclear, acumulación citoplasmática y acumulación citoplasmática retrasada. Las transcritos con diferentes patrones de localización mostraron diferencias en su longitud, contenido GC y densidad de sitios de corte y empalme. Además, se identificaron diferencias en los cambios inducidos por nitrato en la ocupancia de la ARN polimerasa II y de la vida media entre DLTs, destacándose a NITRATE REDUCTASE 1 (NIA1) como el gen con el transcrito con mayores cambios en síntesis y degradación. Mediante detección in situ de molécula única para NIA1, se mostró que su acumulación nuclear temprana ocurre principalmente en los sitios de síntesis. Además, el análisis de los perfiles de decaimiento del ARN de NIA1 en diferentes tiempos del tratamiento mostró una vida media más alta en su fase nuclear que en la citoplasmática, lo que sugiere que el retraso en la acumulación citoplasmática podría ser una estrategia para regular la concentración de ARN en el citoplasma. debido a sus altas tasas de transcripción y degradación. Además, con el fin de dilucidar los efectos fisiológicos que podría generar la localización diferencial de los transcritos en la respuesta a nitrato, se realizó una red génica, seguida de un análisis de genética reversa. Se identificaron seis factores de transcripción con ARNm diferencialmente localizados como nodos principales de genes de respuesta a nitrato. BZIP3 y VRN1 destacaron por ser reguladores de genes involucrados en el transporte de nitrato, asimilación de nitrato y procesos de desarrollo. Análisis preliminares de la raíz de mutantes insercionales para los genes BZIP3 y VRN1 mostraron diferencias en la longitud de la raíz primaria y la emergencia de raíces laterales en respuesta a nitrato. Además, se observaron ligeras diferencias en la inducción de los niveles de ARNm para los genes que codifican para reductasas y transportadores de nitrato. De esta manera, esta tesis describe la dinámica de la distribución nucleocitoplasmática de transcritos en respuesta a nitrato, controlando la expresión de genes esenciales para procesos metabólicos y de regulación. Estos resultados sugieren que la exportación nuclear de ARNm cumple un papel de ajuste de la expresión génica para adaptar la fisiología vegetal a un estímulo nutricional.
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    TGA class II transcription factors are essential to restrict oxidative stress in response to UV-B stress in Arabidopsis
    (2021) Herrera Vásquez, Ariel Esteban; Fonseca Cárdenas, Alejandro Alfredo; Ugalde Valdivia, José Manuel; Lamig Giannini, Liliana Andrea; Seguel Avello, Aldo Luis; Moyano Yugovic, Tomás Custodio; Gutiérrez Ilabaca, Rodrigo Antonio; Salinas, Paula; Vidal, Elena A.; Holuigue Barros, Loreto
    Plants possess a robust metabolic network for sensing and controlling reactive oxygen species (ROS) levels upon stress conditions. Evidence shown here supports a role for TGA class II transcription factors as critical regulators of genes controlling ROS levels in the tolerance response to UV-B stress in Arabidopsis. First, tga256 mutant plants showed reduced capacity to scavenge H2O2 and restrict oxidative damage in response to UV-B, and also to methylviologen-induced photooxidative stress. The TGA2 transgene (tga256/TGA2 plants) complemented these phenotypes. Second, RNAseq followed by clustering and Gene Ontology term analyses indicate that TGA2/5/6 positively control the UV-B-induced expression of a group of genes with oxidoreductase, glutathione transferase, and glucosyltransferase activities, such as members of the glutathione S-transferase Tau subfamily (GSTU), which encodes peroxide-scavenging enzymes. Accordingly, increased glutathione peroxidase activity triggered by UV-B was impaired in tga256 mutants. Third, the function of TGA2/5/6 as transcriptional activators of GSTU genes in the UV-B response was confirmed for GSTU7, GSTU8, and GSTU25, using quantitative reverse transcription–PCR and ChIP analyses. Fourth, expression of the GSTU7 transgene complemented the UV-B-susceptible phenotype of tga256 mutant plants. Together, this evidence indicates that TGA2/5/6 factors are key regulators of the antioxidant/detoxifying response to an abiotic stress such as UV-B light overexposure.
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    Transcription factor TGA2 is essential for UV-B stress tolerance controlling oxidative stress in Arabidopsis
    (2020) Herrera Vásquez, Ariel Esteban; Fonseca Cárdenas, Alejandro Alfredo; Ugalde Valdivia, José Manuel; Lamig Giannini, Liliana Andrea; Seguel Avello, Aldo Luis; Moyano Yugovic, Tomás Custodio; Gutiérrez Ilabaca, Rodrigo Antonio; Salinas, Paula; Vidal, Elena A.; Holuigue Barros, Loreto
    Plants possess a diversity of Reactive Oxygen Species (ROS)-processing enzymes involved in sensing and controlling ROS levels under basal and stressful conditions. There is little information on the transcriptional regulators that control the expression of these ROS-processing enzymes, particularly at the onset of the defense response to abiotic stress. Filling this gap, this paper reports a critical role for Arabidopsis TGA class II factors (TGA2, TGA5, and TGA6) in the tolerance response to UV-B light and photooxidative stress, by activating the expression of genes with antioxidative roles. We identified two clusters of genes responsive to UV-B and activated by TGA2/5/6 were identified using RNAseq and clustering analysis. The GSTU gene family, which encodes glutathione transferase enzymes from the Tau subclass, was overrepresented in these clusters. We corroborated the TGA2-mediated activation in response to UV-B for three model genes (GSTU7, GSTU8, and GSTU25) using RT-qPCR and ChIP analyses. Interestingly, using tga256 mutant and TGA2- and GSTU7-complemented mutant plants, we demonstrated that TGA2-mediated induction of GSTU genes is essential to control ROS levels and oxidative damage after UV-B and MeV treatments. This evidence positions TGA class II factors, particularly TGA2, as a key players in the redox signaling network of Arabidopsis plants.