Brasil

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Ciências e Biotecnologia (31003010079P0)
ESTUDO DO PAPEL DE TCP24 NA RESPOSTA A ESTRESSES ABIÓTICOS EM Arabidopsis thaliana
GRACE GEVAERD CORREA SINHORI
DISSERTAÇÃO
01/08/2012

Estresses ambientais representam um dos principais fatores limitantes para a produtividade agrícola no mundo, sendo a seca o fator que mais afeta produção, inibindo diretamente o aumento de biomassa e a produtividade. Respostas adequadas às mudanças ambientais são cruciais para o crescimento e sobrevivência da planta, contudo, os mecanismos moleculares e bioquímicos que orquestram estas respostas ainda são pouco compreendidos. O papel dos fatores de transcrição nos mecanismos de resposta de plantas a estresses tem sido amplamente estudado e a manipulação destes provou ser bastante útil na melhoria da tolerância a estresses em plantas transgênicas. Nosso grupo é pioneiro no estudo do fator de transcrição AtTCP24, demonstrando o envolvimento deste na diferenciação e divisão celular em folhas de Arabidopsis thaliana. A regulação dos níveis de AtTCP24 pelo miR319A/JAW é um indício do possível envolvimento deste fator de transcrição no controle de processos ligados a resposta a estresses. O objetivo deste trabalho é estudar o papel de AtTCP24 na resposta da planta a estresses abióticos, buscando elucidar os mecanismos moleculares envolvidos nesta resposta. A geração de plantas A. thaliana com níveis reduzidos de TCP24 através da tecnologia de microRNA artificial possibilitou a comparação entre as plantas mutantes e plantas selvagens em relação as respostas a estresses. Observamos que tanto no estresse hídrico quanto no estresse osmótico, as plantas com níveis elevados de TCP24 resistem menos à situação de estresse, enquanto plantas com níveis reduzidos de TCP24 resistem mais quando comparadas a plantas controle. Verificamos que AtTCP24 interage com TPS9, uma enzima possivelmente envolvida na biossíntese de trealose que atua como protetor osmótico, e também com SAL1, uma enzima considerada um regulador negativo de tolerância à seca em A. thaliana. Verificamos também que dois genes regulados por SAL1, At3g50500 que codifica uma proteína-cinase (SnRK2.2) e At4g22590 que codifica uma enzima trealose-6-fosfato fosfatase (TPPG), ambos envolvidos em processos ligados a resposta da planta ao ambiente, possuem em sua região promotora o sítio de ligação a AtTCP24, e de fato tem seus níveis regulados por esse fator de transcrição. Nesse trabalho, nós propomos um modelo da atuação de AtTCP24 na regulação de genes de resposta a estresses abióticos onde, em condições normais, AtTCP24 forma um complexo com SAL1 reprimindo a transcrição dos genes de reposta a estresses abióticos: At3g50500 e At4g22590. Na presença de estresse, um mecanismo de regulação de expressão gênica através de microRNA é ativado reduzindo a expressão de AtTCP24. Com os níveis de AtTCP24 baixos, a formação do complexo SAL1-TCP24 é inibida, levando a um aumento na expressão dos genes de resposta a estresse, gerando tolerância da planta ao estresse.

Transcrição gênica, TCP, Arabidopsis thaliana, resposta a estresse, estresses abióticos.
Environmental stresses represent one of the main limiting factors for agricultural productivity worldwide, and drought is the major environmental factor affecting production, directly reducing biomass and productivity. Appropriate responses to environmental changes are crucial for growth and survival of the plant, however, the molecular and biochemical mechanisms that orchestrate these responses are still poorly understood. The role of transcription factors in these mechanisms of plant response to stress has been extensively studied and manipulation of these has proved to be quite useful in improving stress tolerance in transgenic plants. Our group is a pioneer in the study of transcription factor AtTCP24, demonstrating its involvement in cell division and differentiation in Arabidopsis thaliana leaves. The regulation of AtTCP24 levels by miR319A/JAW indicates the possible involvement of this transcription factor in control of stress response related processes. The objective of this work is to study the role of AtTCP24 in plant response to abiotic stresses, trying to elucidate the molecular mechanisms involved in this response. The generation of A. thaliana plants with reduced levels of AtTCP24 by artificial microRNA technology allows the comparison between the mutant plants and wild type plants under stress conditions. We observed that in both water and osmotic stress, the plants with high levels of TCP24 could not resist well to stress, whereas plants with reduced levels of TCP24 tend to resist better. We found that AtTCP24 interacts with TPS9, an enzyme involved in trehalose biosynthesis which acts as an osmoprotector, and also with SAL1, an enzyme considered a negative regulator of drought tolerance in Arabidopsis. We also found that two SAL1-regulated genes, At3g50500 which encodes a protein kinase (SnRK2.2) and At4g22590 encoding an enzyme trehalose-6-phosphate phosphatase (TPPG), both involved in processes related to plant response to environment, presents in its promoter region a binding site for AtTCP24, and in fact have their levels adjusted by this transcription factor. In this work, we propose a model of the action of the TCP24 gene regulation in response to abiotic stresses. Under normal conditions, TCP24 forms a complex with SAL1 repressing the transcription of abiotic stress responsive genes, At3g50500 and At4g22590. In the presence of stresses, a mechanism for gene expression regulation through microRNA is activated, reducing the TCP24 expression. With low levels of TCP24, formation of SAL1-TCP24 complex is inhibited, leading to increased gene expression in response to stress, thus resulting in stress tolerance.
Gene transcription, TCP, Arabidopsis thaliana, stress response, abiotic stress.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

Contexto

CIÊNCIAS E BIOTECNOLOGIA - INTERAÇÕES MOLECULARES, CELULARES E SISTÊMICAS
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Banca Examinadora

HELENA CARLA CASTRO CARDOSO DE ALMEIDA
Sim
Nome Categoria
LUIZ ROBERTO LEAO FERREIRA Docente
THAIS LOUISE GURJAO DE CARVALHO Participante Externo
MANUEL GUSTAVO LEITAO RIBEIRO Participante Externo
SONIA REGINA ALVES NOGUEIRA DE SA Participante Externo

Vínculo

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Não