Factores de transcripción BEH : una mirada integral desde la hepática Marchantia polymorpha
Una característica recurrente de las plantas terrestres es la reutilización de módulos preexistentes para ensamblar nuevas vías de señalización. Las proteínas BEH (por BES1-Homologs) forman una pequeña familia génica de factores de transcripción que se identificaron inicialmente como reguladores mae...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | , , , , |
| Formato: | Tesis Libro |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2024
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| Materias: | |
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| 246 | 3 | 1 | |a BEH transcription factors : |b a comprehensive perspective from the liverwort Marchantia polymorpha |
| 260 | |c 2024 | ||
| 300 | |a 120 p. : |b il. color, fotos color, gráfs. color | ||
| 502 | |b Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |c Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |d 2024-05-07 |g Fundación Instituto Leloir - CONICET. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA) | ||
| 506 | |2 openaire |f info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |g 2027-05-07 | ||
| 518 | |o Fecha de publicación en la Biblioteca Digital FCEN-UBA | ||
| 520 | 3 | |a Una característica recurrente de las plantas terrestres es la reutilización de módulos preexistentes para ensamblar nuevas vías de señalización. Las proteínas BEH (por BES1-Homologs) forman una pequeña familia génica de factores de transcripción que se identificaron inicialmente como reguladores maestros de la señalización por brassinosteroides (BRs). Los BRs son compuestos esteroides polihidroxilados que se asociaron, en angiospermas, con la división y expansión celular, pero que crecientemente se vinculan a la homeostasis y diferenciación de células meristemáticas. La percepción de BRs por receptores asociados a membrana cambia el estado de fosforilación de las proteínas BEH y estimula su acumulación en el núcleo, para así regular la expresión de un número significativo de genes. La mayoría de lo que se sabe de esta vía de señalización proviene de estudios en la planta modelo Arabidopsis thaliana y algunas otras angiospermas, y el conjunto completo de componentes de la vía parece estar restringido a las plantas con semillas. Sin embargo, los factores de transcripción BEH no sólo están presentes en todas las plantas terrestres sino también en los linajes de algas más relacionados con éstas, lo que lleva a reflexionar sobre la función de estas proteínas en estreptofitas con diversos estilos de vida, y a las razones de su reclutamiento por la vía de los BRs. En esta tesis, se llevó a cabo un análisis filogenético exhaustivo de esta familia de proteínas y se estudiaron aspectos funcionales de MpBES1, el homólogo más cercanamente relacionado a las proteínas de Arabidopsis en la hepática Marchantia polymorpha, un modelo biológico alternativo a las angiospermas que permite análisis comparativos sobre la evolución de patrones de desarrollo en plantas. Mediante un abordaje integral de todos los linajes de estreptofitas, se definieron caracteres diagnósticos y tendencias evolutivas en el seno de esta familia génica. Se determinó así que, en las embriofitas, los genes BEH han sufrido pocos eventos de expansión, y que raramente se generaron variantes nuevas; en cambio, las modificaciones son graduales y se dan por ajustes de secuencia. Características que separan a las secuencias de algas de las de plantas terrestres, además, sugieren que las proteínas BEHs se asociaron tempranamente, en este último grupo, a un régimen regulatorio dependiente de fosforilación. Se encontró que MpBES1 cumple funciones cruciales en el control de la división celular y la diferenciación en Marchantia y que su sobreexpresión en Arabidopsis causa efectos fenotípicos equivalentes a los de mutaciones de ganancia de función de los genes BEH endógenos. Estos resultados sugieren que estos factores de transcripción cumplen funciones similares en hepáticas y angiospermas, pero que están sujetos a diferentes regímenes regulatorios en las distintas especies. Finalmente, se exploró la relevancia de ciertos motivos de secuencia conservados expresando formas mutadas de MpBES1 en Marchantia. Se pudo así corroborar que los eventos de fosforilación son cruciales para la estabilidad y función de esta proteína, pero también se cuestionó la generalidad de ciertos aspectos funcionales descritos en Arabidopsis. Los resultados de esta tesis permiten definir, de forma integral, las tendencias evolutivas en el interior de la familia BEH, y a la vez proponer un modelo estructural para estas proteínas que puede ayudar a comprender mejor sus aspectos funcionales. Por otra parte, mediante el uso de un modelo biológico alternativo, se lograron avances significativos en nuestra comprensión de la regulación de estas proteínas y de los procesos básicos regulados por BRs. |l spa | |
| 520 | 3 | |a The reuse of pre-existing modules to assemble new signaling pathways is a recurring feature in land plants. The BEH proteins (for BES1-Homologs) form a small gene family of transcription factors that were initially identified as master regulators of brassinosteroid (BR) signaling. BRs are polyhydroxylated steroid compounds that have been associated, in angiosperms, with cell division and expansion, but have been increasingly linked to the homeostasis and differentiation of meristematic cells. Perception of BRs by membrane-associated receptors alters the phosphorylation state of BEH proteins and stimulates their accumulation in the nucleus, thereby regulating the expression of a significant number of genes. Most of what is known about this signaling pathway has been obtained from studies in the model plant Arabidopsis thaliana and a few other angiosperms, and the full set of pathway components appears to be restricted to seed plants. However, BEH transcription factors are not only present in all land plants but also in their most closely related algal lineages, raising the question on the role of these proteins in streptophytes with diverse lifestyles, and the reasons for their recruitment by the BR pathway. In this thesis, we conducted an exhaustive phylogenetic analysis of the BEH family, and studied functional aspects of MpBES1, the only BEH family homolog present in the liverwort Marchantia polymorpha, an alternative biological model to angiosperms that enables comparative analyses of developmental evolution in plants. Through a comprehensive survey across all streptophyte lineages, we defined diagnostic characters and evolutionary trends within this gene family. It was thus determined that, in embryophytes, BEH genes have undergone few expansion events, and new variants are rarely generated; instead, modifications are gradual and occur through sequence adjustments. Characteristics that differentiate algal from land-plant sequences also suggest that BEH proteins were early associated, in the latter, to a phosphorylation-dependent regulatory regime. By altering endogenous protein levels, it was found that MpBES1 plays crucial roles in controlling cell division and differentiation in Marchantia. On the other hand, overexpression of MpBES1 in Arabidopsis causes phenotypic effects equivalent to those of gain-of-function mutations in endogenous BEHs. These results suggest that these transcription factors perform similar functions in liverworts and angiosperms, but are subject to different regulatory regimes in these species. Finally, the relevance of conserved sequence motifs was explored by expressing mutated forms of MpBES1 in Marchantia. It was thus confirmed that phosphorylation events are crucial for the stability and function of this protein, but also questioned the generality of certain functional aspects described in Arabidopsis. The results of this thesis allowed us to comprehensively delineate the evolutionary trends within the BEH family, and at the same time led us to put forth a structural model for these proteins that may help to better understand their functional aspects. Furthermore, through the use of an alternative biological model, significant advances were made in our understanding of the regulation of these proteins and the basic processes regulated by BRs. |l eng | |
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