| Data: |
2026 |
| Resum: |
VAL1 és un represssor transcripcional clau en Arabidopsis thaliana, capaç de mediar el silenciament epigenètic de gens reguladors del desenvolupament, facilitant així la transició de llavor a plàntula i de la fase vegetativa a la reproductiva. La funció de VAL1 s'ha associat al silenciament epigenètic mediat pels complexos repressors Polycomb (PRC1 i PRC2) i a l'activitat de desacetilases d'histones. Amb l'objectiu d'aprofundir en la funció de VAL1 en el desenvolupament i en les respostes a l'estrès en Arabidopsis, en aquesta tesi doctoral vaig dur a terme la caracterització de proteïnes que interactuen amb VAL1. En el Capítol 1, presento evidències que demostren que el represssor transcripcional VAL1 interactua amb la Histona Desacetilasa 15 (HDA15) d'Arabidopsis. L'anàlisi fenotípic de plantes doble mutants val1 hda15 va revelar que ambdues proteïnes són necessàries per a l'establiment correcte de la polaritat foliar i per al desenvolupament de l'arrel, fet que indica una interacció funcional entre VAL1 i HDA15. Per investigar amb més profunditat aquesta relació, vaig realitzar anàlisis de seqüenciació d'ARN (RNA-seq) utilitzant plantes de tipus salvatge (Col-0), val1, hda15 i el doble mutant val1 hda15. Aquesta anàlisi va permetre identificar diversos gens candidats la desregulació dels quals es correlaciona amb els fenotips observats. Experiments de ChIP-qPCR van confirmar que VAL1 s'uneix directament a aquests loci diana i van demostrar que HDA15 regula els nivells d'acetilació de la histona H3 en aquestes regions. D'acord amb la seva funció com a desacetilasa d'histones, HDA15 catalitza l'eliminació de grups acetil de residus de lisina de la histona H3, contribuint així a la repressió transcripcional d'aquests gens. Finalment, la supressió genètica de gens diana clau en el fons genètic val1 hda15 va restaurar parcialment els fenotips aberrants fins a nivells similars als observats en plantes de tipus salvatge o en els mutants simples. En conjunt, aquests resultats demostren que VAL1 recluta HDA15 a loci genòmics específics per regular l'expressió gènica i controlar així la polaritat foliar i el desenvolupament de l'arrel. En el Capítol 2, realitzat en col·laboració amb l'antic membre del laboratori Alvaro Larrán, investigador postdoctoral del nostre grup, vam investigar la funció de SAP18 en Arabidopsis, una proteïna prèviament identificada com a interactora de VAL1. Vam observar que SAP18 pot translocar-se entre el nucli i el citoplasma i participa tant en la resposta a l'estrès tèrmic com en la regulació de l'splicing alternatiu de múltiples gens associats al desenvolupament foliar. El mutant sap18 va mostrar hipersensibilitat a l'estrès per alta temperatura (37 °C). L'anàlisi de dades de RNA-seq generades per Alvaro va revelar que diversos gens implicats en el desenvolupament de la fulla presenten alteracions en l'splicing alternatiu en absència de SAP18 funcional. Aquestes alteracions es van validar experimentalment mitjançant RT-PCR semiquantitativa i quantitativa, confirmant la presència d'isoformes aberrants en diversos gens diana. En conjunt, aquesta tesi aporta nous coneixements sobre els rols crítics de VAL1 i de la seva xarxa de proteïnes associades en la coordinació de mecanismes transcripcionals i posttranscripcionals que regulen el desenvolupament vegetal i les respostes a l'estrès. |
| Resum: |
VAL1 es un represor transcripcional clave en Arabidopsis thaliana, capaz de mediar el silenciamiento epigenético de genes regulatorios del desarrollo, facilitando así la transición de semilla a plántula y de la fase vegetativa a la reproductiva. La función de VAL1 se ha asociado al silenciamiento epigenético mediado por los complejos represores Polycomb (PRC1 y PRC2) y a la actividad de desacetilasas de histonas. Con el objetivo de profundizar en la función de VAL1 en el desarrollo y las respuestas al estrés en Arabidopsis, en esta tesis doctoral llevé a cabo la caracterización de proteínas que interactúan con VAL1. En el Capítulo 1, presento evidencias que demuestran que el represor transcripcional VAL1 interactúa con la Histona Desacetilasa 15 (HDA15) de Arabidopsis. El análisis fenotípico de plantas doble mutantes val1 hda15 reveló que ambas proteínas son necesarias para el correcto establecimiento de la polaridad foliar y el desarrollo de la raíz, lo que indica una interacción funcional entre VAL1 y HDA15. Para investigar con mayor profundidad esta relación, realicé un análisis de secuenciación de ARN (RNA-seq) utilizando plantas de tipo silvestre (Col-0), val1, hda15 y el doble mutante val1 hda15. Este análisis permitió identificar varios genes candidatos cuya desregulación se correlaciona con los fenotipos observados. Experimentos de ChIP-qPCR confirmaron que VAL1 se une directamente a estos loci diana y demostraron que HDA15 regula los niveles de acetilación de la histona H3 en estas regiones. De acuerdo con su función como desacetilasa de histonas, HDA15 cataliza la eliminación de grupos acetilo de residuos de lisina en la histona H3, contribuyendo así a la represión transcripcional de estos genes. Finalmente, la supresión genética de genes diana clave en el background genético val1 hda15 restauró parcialmente los fenotipos aberrantes hasta niveles similares a los observados en plantas de tipo silvestre o en los mutantes simples. En conjunto, estos resultados demuestran que VAL1 recluta HDA15 a loci genómicos específicos para regular la expresión génica y controlar así la polaridad foliar y el desarrollo de la raíz. En el Capítulo 2, realizado en colaboración con el antiguo miembro del laboratorio Alvaro Larrán, investigador postdoctoral de nuestro grupo, investigamos la función de SAP18 en Arabidopsis, una proteína previamente identificada como interactora de VAL1. Observamos que SAP18 puede translocarse entre el núcleo y el citoplasma, y participa tanto en la respuesta al estrés térmico como en la regulación del splicing alternativo de múltiples genes asociados al desarrollo foliar. El mutante sap18 mostró hipersensibilidad al estrés térmico (37 °C). El análisis de datos de RNA-seq generados por Alvaro reveló que varios genes implicados en el desarrollo de la hoja presentan alteraciones en el splicing alternativo en ausencia de SAP18 funcional. Estas alteraciones fueron validadas experimentalmente mediante RT-PCR semicuantitativa y cuantitativa, confirmando la presencia de isoformas aberrantes en varios genes diana. En conjunto, esta tesis aporta nuevos conocimientos sobre los roles críticos de VAL1 y de su red de proteínas asociadas en la coordinación de mecanismos transcripcionales y postranscripcionales que regulan el desarrollo vegetal y las respuestas al estrés. |
| Resum: |
VAL1 is a vital transcriptional repressor in Arabidopsis thaliana that can mediate the epigenetic silencing of key developmental genes, thereby facilitating the transition from seed to seedling and from the vegetative to the reproductive phase. The function of VAL1 has been linked to epigenetic silence by Polycomb Repressive Complexes (PRC1 and PRC2) and histone deacetylation activity. To further our understanding of VAL1's function in Arabidopsis development and stress responses, in this PhD thesis, I characterized VAL1-interacting proteins. In Chapter 1, I present evidence demonstrating that the transcriptional repressor VAL1 interacts with the Arabidopsis Histone Deacetylase 15 (HDA15). Phenotypic analysis of val1 hda15 double mutant plants revealed that both proteins are required for proper leaf polarity and root development, indicating a functional interaction between VAL1 and HDA15. To further investigate this relationship, I performed RNA sequencing (RNA-seq) using wild-type (Col-0), val1, hda15, and val1 hda15 double mutant plants. This analysis identified several candidate target genes whose misregulation correlates with the observed developmental phenotypes. ChIP-qPCR assays confirmed that VAL1 directly binds to these target loci and showed that HDA15 regulates histone H3 acetylation levels at the same regions. Consistent with its role as a histone deacetylase, HDA15 catalyzes the removal of acetyl groups from lysine residues on histone H3, contributing to the transcriptional repression of these genes. Finally, genetic suppression of key target genes in the val1 hda15 double mutant background partially restores the abnormal phenotypes to those observed in wild-type or single mutant plants. Together, these results demonstrate that VAL1 recruits HDA15 to specific genomic loci to regulate gene expression and thereby control leaf polarity and root development. In Chapter 2, conducted in collaboration with former lab member Alvaro Larrán, a postdoctoral researcher in our group, we investigated the function of Arabidopsis SAP18, a previously identified VAL1-interacting protein. We found that SAP18 protein shuttles between the nucleus and cytoplasm and plays a role in both the heat shock response and the regulation of alternative splicing of multiple genes associated with leaf development. sap18 mutant displays hypersensitivity to high temperature stress (37°C). Analysis of RNA-seq data generated by Alvaro revealed that several genes involved in leaf development undergo alternative splicing changes in the absence of functional SAP18. These splicing alterations were experimentally validated using semi-quantitative and quantitative RT-PCR, confirming aberrant transcript isoforms in multiple target genes. Overall, this thesis delivers novel insights of the critical roles played by VAL1 and its associated protein network in coordinating transcriptional and post-transcriptional mechanisms underlying plant development and stress responses. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Biologia i Biotecnologia Vegetal |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Arabidopsis ;
Desenvolupament ;
Development ;
Desarrollo ;
Estrès tèrmic ;
Heat stress ;
Estrés por calor ;
Ciències Experimentals |
visitant ::
identificació
dir.
