Estudio de complejos de ARNs largos no codificantes y proteínas asociadas en la determinación de la topología del genoma

Abstract

La radiación ultravioleta (UV), que representa cerca del 8% de la radiación solar que llega a la Tierra, incluye a la luz UV-B, conocida por dañar el ADN y afectar el crecimiento vegetal. En Arabidopsis thaliana, el UV-B es percibido por el fotorreceptor UV RESISTANCE LOCUS 8 (UVR8), homólogo de la proteína humana RCC1. Tras la exposición a UV-B, UVR8 se monomeriza, se transloca al núcleo e interactúa con la E3 ubiquitina ligasa COP1, promoviendo la fotomorfogénesis mediante la activación del factor de transcripción bZIP ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5). Esta señalización también incrementa la acetilación de la histona H3 en genes regulados por UVR8, como HY5. En este estudio demostramos que UVR8 interactúa con el ARN largo no codificante (ARN lnc) APOLO. A través de un enfoque multiómico, junto con ensayos genéticos y bioquímicos, revelamos que UVR8 regula genes diana en respuesta a UV-B mediante la interacción indirecta con el factor de transcripción WRKY42, vía COP1. UVR8, COP1 y WRKY42 interactúan con APOLO, cuya acumulación nuclear modula la unión de UVR8 en el locus HY5. APOLO también se asocia con la HISTONE ACETILTRANSFERASE 5 (HAC5) para regular la marca activadora H3K9ac en HY5. Notablemente, el promotor de APOLO es activado por HY5, estableciendo un mecanismo de retroalimentación. La inducción de APOLO disocia el complejo UVR8-COP1-WRKY42 de HY5 y afecta la estabilidad de HAC5. Este trabajo revela que UVR8 es una proteína que interactúa con el ARN y expone un nuevo mecanismo de adaptación ambiental en plantas.

Ultraviolet (UV) radiation accounts for about 8% of total solar radiation at the Earth's surface, with UV-B being particularly significant due to its capacity to damage DNA and influence plant growth. Arabidopsis thaliana senses UV-B via the photoreceptor UV RESISTANCE LOCUS 8 (UVR8), a plant homolog of the human RCC1 protein. Upon UV-B exposure, UVR8 monomerizes, translocates to the nucleus, and interacts with the E3 ubiquitin ligase COP1, promoting photomorphogenesis and acclimation through activation of the bZIP transcription factor ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5). UV-B also enhances histone H3 acetylation at UVR8-regulated loci, including HY5. This study reveals that UVR8 interacts with the long noncoding RNA (lncRNA) APOLO, which forms R-loops. Using a multi-omic approach combined with genetic and biochemical assays, we show that UVR8 indirectly regulates gene expression via COP1-mediated interaction with the transcription factor WRKY42. UVR8, COP1, and WRKY42 all interact with APOLO, whose nuclear accumulation modulates UVR8 recruitment to the HY5 locus. APOLO also associates with HISTONE ACETYLTRANSFERASE 5 (HAC5) to regulate H3K9ac deposition at HY5 in response to UV-B. Notably, the APOLO promoter is activated by HY5, establishing a feedback loop. Induction of APOLO leads to dissociation of the UVR8-COP1-WRKY42 complex from HY5 and alters HAC5 protein stability. These results identify UVR8 as an RNA-interacting protein and reveal a novel mechanism of environmental adaptation in Arabidopsis, involving crosstalk between R-loop–associated lncRNAs, histone modification, transcription factors, and UV-B perception.