Elucidating TEM and MYC roles in Arabidopsis thaliana floral repression

Abstract

Període en què una planta passa de la fase juvenil a la d'adult i, per tant, la floració pot ser induït, és un factor determinant crucial per a l'èxit reproductiu. Les plantes inicien això procés basat en diversos senyals interns i externs. Després de la percepció d'aquests senyals a La complexa xarxa reguladora de gens activa o reprimeix la inducció floral. Els gens TEMPRANILLO (TEM) són factors de transcripció identificats pel nostre laboratori a Arabidopsis thaliana. Les proteïnes TEM estan implicades en el retard de la floració mitjançant la repressió de la FLORACIÓ LOCUS T (FT, un senyal per a l'inici de la floració) en unir-se a una regió propera a la seva transcripció iniciar el lloc i bloquejar la transcripció. El nostre objectiu principal ha estat disseccionar els mecanismes de Activitat TEM per controlar el temps de floració i comprendre com es reprogramen aquestes proteïnes desenvolupament de plantes per a l'adaptació ambiental. Els experiments amb híbrids de 2 llevats van revelar que els factors de transcripció bàsics de Helix Loop Helix MYC2 i MYC4 són interactors TEM. MYC2 també s'uneix al promotor FT (la mateixa regió on s'uneix TEM) durant la inhibició de la floració mediada per l'àcid jasmònic. Altres relacionats i funcions similars entre TEM i MYC ens van fer plantejar la hipòtesi que aquestes transcripcions Els factors poden funcionar com un complex per reprimir FT, per tant dificulten la floració. Per seguir això tren de pensament, vam dissenyar experiments d'immunoprecipitació de cromatina (ChIP) per comprovar-ho si aquests factors s'uneixen als seus gens diana de manera independent o si la presència de la altres van marcar la diferència en la seva acció. En fer això, els nostres resultats van suggerir que aquests els factors de transcripció possiblement requereixen la presència de l'altre per unir-se als gens diana. MYC i TEM interactuen amb alguns altres factors, inclòs TOPLESS també ho va suggerir el complex podria reclutar enzims de modificació d'histones per suprimir l'expressió de la diana gens. Per tant, per tal de desentranyar-ho, hem realitzat estudis ChIP-qPCR. Aquests Els resultats no van poder demostrar cap connexió definitiva entre el fenotip de les plantes mutants amb els nivells d'acetilació d'histones o marques de metilació que es troben a les mostres. La regulació de la transcripció de FT depèn en gran mesura de la formació d'un bucle que aporti FT activador CONSTANT més a prop del seu element regulador i provoca la transcripció. Per comprovar si El TEM va interrompre la formació d'aquest bucle, vam realitzar estudis d'ocupació de nucleosomes. Tot i que, no hem trobat diferències en les mostres recollides en condicions de dia llarg, sota dies curts, el primer mutant de floració tenia una cromatina molt més oberta que podria indiquen que aquests factors de transcripció d'alguna manera tenen un paper en la modulació de la cromatina configuració al lloc FT.

El período en el que una planta pasa de la fase juvenil a la adulta y, por lo tanto, se puede inducir la floración, es un factor determinante para su éxito reproductivo. Las plantas inician este proceso basándose en varias señales internas y externas. Después de la percepción de estas señales, una compleja red reguladora de genes activa o reprime la inducción floral. Los genes TEMPRANILLO (TEM) son factores de transcripción identificados por nuestro laboratorio en Arabidopsis thaliana. Las proteínas TEM están involucradas en el retraso de la floración mediante la represión de FLOWERING LOCUS T (FT, una señal para el inicio de la floración) uniéndose a una región cercana a su sitio de inicio de transcripción y bloqueando la transcripción. Nuestro objetivo principal ha sido diseccionar los mecanismos de la actividad TEM en el control del tiempo de floración y comprender cómo estas proteínas reprograman el desarrollo de las plantas para adaptarse al medio ambiente. Los experimentos con 2 híbridos de levadura revelaron que los factores de transcripción Helix Loop Helix básicos MYC2 y MYC4 interactúan con TEM. MYC2 también se une al promotor FT (la misma región donde se une TEM) en la represión de la floración mediada por ácido jasmónico. Otras funciones similares entre TEM y MYC nos llevaron a plantear la hipótesis de que estos factores de transcripción podrían funcionar como un complejo proteico en la represión de FT, lo que retrasaría la floración. Siguiendo esta línea de pensamiento, diseñamos experimentos de inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) para verificar si estos factores se unían a sus genes diana de forma independiente o si la presencia del otro marcaba una diferencia en su acción. Al hacer esto, nuestros resultados sugirieron que estos factores de transcripción posiblemente requieran la presencia del otro para unirse a los genes diana. MYC y TEM interactúan con otros factores, incluido TOPLESS lo que sugería que el complejo podría reclutar enzimas de modificación de histonas para suprimir la expresión de genes diana. Por lo tanto, para desentrañar esto, hemos realizado estudios de ChIP-qPCR. Sin embargo, estos resultados no pudieron probar ninguna conexión definitiva entre el fenotipo de las plantas mutantes con los niveles de acetilación de histonas o marcas de metilación encontradas en las muestras. La regulación positiva de la transcripción de FT depende en gran medida de la formación de un bucle que acerque al activador de FT CONSTANS a su elemento regulador e induzca la transcripción. Para verificar si TEM impide la formación de este bucle, realizamos estudios de ocupación de nucleosomas. Aunque no encontramos diferencias en las muestras recogidas en condiciones de día largo, en día corto el mutante de floración más temprano tenía una cromatina mucho más abierta, lo que podría indicar que estos factores de transcripción de alguna manera juegan un papel en la modulación de la configuración de la cromatina en el locus FT

The period in which a plant transitions from juvenile to adult phase and therefore flowering can be induced, is a crucial determining factor for reproductive success. Plants initiate this process based on various internal and external signals. After perception of these signals a complex gene regulatory network activates or represses floral induction. TEMPRANILLO (TEM) genes are transcription factors identified by our lab in Arabidopsis thaliana. TEM proteins are involved in delay of flowering by repression of FLOWERING LOCUS T (FT, a signal for flowering initiation) by binding to a region near its transcription start site and blocking transcription. Our main goal has been to dissect the mechanisms of TEM activity in controlling flowering time and understanding how these proteins reprogram plant development for environmental adaptation. Yeast 2-hybrid experiments revealed that basic Helix Loop Helix transcription factors MYC2 and MYC4 are TEM interactors. MYC2 also binds to the FT promoter (same region where TEM binds) during jasmonic acid mediated flowering inhibition. Other related and similar functions between TEM and MYC led us to hypothesize that these transcription factors may work as a complex in repressing FT, hence hindering flowering. To follow this train of thought, we designed chromatin immunoprecipitation (ChIP) experiments to check whether these factors bound to their target genes independently or if the presence of the other made a difference in their action. By doing this, our results suggested that these transcription factors possibly require the presence of the other to bind to target genes. MYC and TEM interact with a few other factors, including TOPLESS also suggested that the complex might recruit histone modification enzymes to suppress expression of target genes. Therefore, in order to unravel this, we have performed ChIP-qPCR studies. These results could not prove any definite connection between the phenotype of mutant plants with the levels of histone acetylation or methylation marks found in the samples. The upregulation of FT transcription depends largely on forming a loop which brings FT activator CONSTANS closer to its regulatory element and causes transcription. To check if TEM disrupted the formation of this loop, we performed nucleosome occupancy studies. Although, we did not find differences in samples collected under long day conditions, under short days the earliest flowering mutant had a much more open chromatin which could indicate that these transcription factors somehow play a role in modulating chromatin configuration on the FT locus.