Mecanismos Moleculares de Expresión de Componentes de los Complejos Respiratorios de Plantas

Abstract

La biogénesis de la maquinaria respiratoria mitocondrial de plantas requiere la síntesis y el ensamblado en forma coordinada de los productos de más de cien genes localizados en el núcleo y dentro de la organela. La citocromo c oxidasa (COX), enzima terminal de la cadena respiratoria mitocondrial, está compuesta por al menos diez polipéptidos diferentes, tres de ellos codificados en el genoma mitocondrial y los restantes en el genoma nuclear. Entonces, es lógico asumir que el correcto ensamblado de COX requiere la expresión coordinada de los genes codificantes para las diferentes subunidades de la mencionada enzima, o al menos de la mayoría de ellos. En este Trabajo de Tesis, se ha caracterizado la expresión de los dos genes nucleares de Arabidopsis codificantes para la subunidad 5b de la citocromo c oxidasa, la subunidad de codificación nuclear más conservada. En los dos capítulos iniciales se describe el análisis de la región promotora de los genes COX5b-1 (At3g15640) y COX5b-2 (At1g80230) mediante la utilización de plantas transformadas en forma estable con fragmentos mutados de promotor fusionados al gen reportero gus. Se determinaron los patrones de expresión conducidos por cada promotor y se identificaron numerosos elementos de ADN y agentes metabólicos regulatorios. En el siguiente capítulo se presentan los factores de transcripción identificados mediante ensayos de simple híbrido en levaduras y en el último capítulo se analiza la presencia en el genoma de Arabidopsis de los dos genes estudiados en función de las hipótesis planteadas por el modelo DDC de duplicación de genes.

The biogenesis of the plant mitochondrial respiratory chain needs the coordinated synthesis and assembly of the products of more than 100 genes located in the nucleus and within the organelle. This regulation operates at the transcriptional level through ele-ments present in the promoter regions of respiratory chain component genes. Cytochrome c oxidase (COX), the terminal enzyme of the mitochondrial respiratory chain, is composed of at least ten different polypeptides encoded either in the mitochondrial genome or the nuclear genome. Then, it is logical to assume that correct COX assembly requires the co-ordinated expression of the genes that encode its different subunits, or at least most of them. In this thesis we have characterized the expression of the two Arabidopsis nuclear genes encoding cytochrome c oxidase subunit 5b (COX5b), the most conserved nuclear-encoded subunit. In the first chapters, the promoter regions of COX5b-1 (At3g15640) and COX5b-2 (At1g80230) genes were analyzed using plants stably transformed with mutagenized promoter fragments fused to the gus reporter gene. We determine expression patterns driven by each promoter and we identified several DNA regulatory elements and meta-bolic agents. In the next chapter, we present the transcription factors identified using yeast one-hybrid assays. In the last chapter, we analyzed if the presence in the Arabidopsis genome of the two COX5b genes could be explained by the DDC model for gene duplication.