Estudio genómico de la trasncripción y de la degradación de los mRNAs en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

En este trabajo se ha realizado un estudio exhaustivo sobre el recambio de los mRNAs a escala genómica en la levadura Saccharomyces cerevisiae.<br/>Se ha confirmado que la asunción de estado estacionario para la expresión génica en condiciones de crecimiento exponencial, y por lo tanto la validez del cálculo indirecto de valores de estabilidad de mRNAs a partir de datos de cantidad y tasa de transcripción. También se han caracterizado ligeras desviaciones del estado estacionario específicas de grupos funcionales y se ha calculado la contribución a estas variaciones de mRNA dependientes de cambios en la transcripción o en la estabilidad de mRNAs.<br/>Una vez comprobada la validez del estado estacionario para la expresión génica en las condiciones estudiadas, se ha realizado un cálculo alternativo de estabilidades de mRNAs usando un método directo. Concretamente se ha realizado una parada general de la transcripción usando tiolutina y se ha cuantificado la desaparición de los mRNAs. Durante este experimento se detectó un efecto inhibitorio de la tiolutina sobre la degradación de los mRNAs. Los datos obtenidos por cada procedimiento, directo e indirecto, se han comparado.<br/>Por otra parte, se ha desarrollado un método para medir la tasa de transcripción a escala genómica basado en la inmunoprecipitación de cromatina (RPCC). Este método ha permitido descubrir y corregir alguno de los sesgos técnicos presentes en el GRO contribuyendo a generar unos datos genómicos de transcripción en levadura más robustos y fiables. Además, la comparación de estas dos técnicas también ha permitido descubrir diferencias biológicas en la forma que tiene la célula de transcribir los genes pertenecientes a diferentes grupos funcionales. Se ha profundizado en el estudio de la regulación de estas diferencias y se ha descrito un posible mecanismo de acción para el caso de los genes de las proteínas ribosómicas.<br/>Finalmente se ha puesto a punto una variante del GRO basada en la purificación selectiva de mRNAs nacientes. Esta alternativa permitirá en un futuro el estudio de la transcripción a una mayor resolución usando chips de DNA de embaldosado u otras técnicas genómicas de nueva generación.

We have confirmed the assumption of a steady state for gene expression during exponential growth in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Therefore, we also have confirmed that it is possible to compute the mRNA stability for all yeast genes in an indirect way using mRNA amounts and transcription rates data. We also have studied minor gene group-specific deviations from the steady state, and have determined witch part of the mRNA amount variation is due to changes in the transcription rate or in the mRNA stability.<br/>The mRNA stabilities have also been studied genome wide by using a direct method: inhibition the mRNA transcription with thiolutin and measurement of the mRNA decay. During this study we have been able to characterize a secondary effect of the thiolutin inhibiting the mRNA degradation. We also have done a comparison between the different genomic methods used to study the mRNA decay.<br/>On the other hand, we have implemented a new method for measuring the transcription at genomic level using chromatin immunoprecipitation (RNA Pol ChIP-on-chip, RPCC). This method has allowed us to improve the quality of the transcription rate data obtained by GRO. Moreover, using the comparison between the GRO and RPCC methods we have been able to discover transcription elongation differences specific for gene groups. The case of the ribosomal proteins genes has been studied with more detail and we have postulated a model for its transcription based in the repressive effect of Rap1 protein.<br/>Finally, we have developed a new version of the GRO technique using a selective purification of the nascent mRNAs that allows fluorescent labeling. This variation will allow high resolution studies of the transcription using tiling arrays or massive parallel DNA sequencing.