Estudios de Interacción Proteína-ADN de Factores de Transcripción Reguladores del Desarrollo Vegetal

Abstract

En el presente trabajo de Tesis se profundiza el conocimiento sobre los mecanismos de interacción con el ADN de factores de transcripción con homeodominio que poseen aminoácidos particulares en sus respectivas hélices de reconocimiento, pertenecientes a las familias BEL, KNOX y PHD finger de Arabidopsis thaliana. Los resultados obtenidos indican que las proteínas KNOX y BEL interactúan en forma similar, pero no idéntica, con el ADN. Estas diferencias pueden atribuirse principalmente al aminoácido de la posición 54 del homeodominio y, probablemente, son esenciales para la función de estas proteínas in vivo si se tiene en cuenta la conservación de este residuo en las proteínas de cada familia. Además, señalan que la formación del heterodímero BLH3(BEL)-STM(KNOX) produce un aumento en la afinidad de unión al ADN cuya magnitud depende de la secuencia del sitio de unión y, frente a la secuencia con un único núcleo TGAC, de las concentraciones relativas de cada una de estas proteínas. La proteína HAT3.1 de la familia PHD finger representa un caso extraordinario de divergencia dentro de la estructura del homeodominio. Los resultados aquí presentados señalan que esto se debe, en parte, a la presencia de los residuos H51 y W54, no encontrados en ningún otro homeodominio hasta el momento. Sin embargo, HAT3.1 interacciona específicamente con el ADN empleando mecanismos conservados de unión, constituyendo un claro ejemplo de la plasticidad de este dominio como motivo de unión a ADN y, por lo tanto, de su importancia en términos evolutivos para generar nuevas especificidades de interacción proteína-ADN.

In the present Thesis we study the DNA binding mechanisms of homeodomain transcription factors that contain particular amino acids in the third helix, from the BEL, KNOX and PHD finger families of Arabidopsis thaliana. Our results demonstrated that although the DNA binding properties of BEL proteins, show similarities with those presented by KNOX proteins, differences in affinity and selectivity are also evident. These different properties, mainly attributable to the amino acid 54 of the homeodomain, are probably essential for the respective functions of these proteins in vivo, considering the conservation observed at this position within each protein family. In addition, the complex formation between BLH3 (BEL) and STM (KNOX) increases binding affinity for DNA in a manner that depends on the sequence of the DNA binding site. This behaviour may reflect the existence of different regulatory modes by KNOX and BEL proteins, either alone or in combination, depending on specific sequences present in their target genes. The homeodomain of HAT3.1, a member of the PHD-finger family, differs substantially from those in other proteins identified so far, even in positions which are almost invariant or highly conserved. The introduction of W54 and H51 represents an innovation since these residues are not present in other homeodomains at these positions. The fact that the HAT3.1 homeodomain is able to interact with specific DNA sequences is evidence of the inherent plasticity of the homeodomain as a DNA binding unit and indicates that it represents a useful source of evolutionary changes in protein-DNA interaction mechanisms.