Estudio del acoplamiento entre la transcripción y el procesamiento de micro ARNs en plantas

Abstract

Los microARNs (miARNs) son pequeños ARN no codificantes clave en la regulación génica postranscripcional, cuya biogénesis es compleja y finamente controlada. Este proceso incluye la transcripción de genes MIRNA por la ARN polimerasa II y el procesamiento del pri-miARN resultante. Recientemente, se descubrió que algunos componentes del complejo de procesamiento se asocian con regiones genómicas que codifican miARNs. En esta tesis, exploramos si la transcripción de pri-miARNs y su procesamiento ocurren simultáneamente. Utilizando secuenciación de transcriptos nacientes y herramientas bioinformáticas, confirmamos que el procesamiento de miARNs está acoplado a la transcripción. Además, describimos que el procesamiento desde el bucle hacia la base de los precursores de miARNs ocurre durante la transcripción, mientras que el procesamiento opuesto requiere un paso post-transcripcional adicional. Nuestros resultados también revelaron un equilibrio entre el procesamiento co-transcripcional y post-transcripcional para la mayoría de los miARNs, modulado por híbridos ADN/ARN (R-loops) en los loci MIRNA y la proteína HASTY (HST). HST promueve la asociación de DICER-LIKE1 (DCL1) a los loci MIRNA, facilitando el ensamblado co-transcripcional del complejo de procesamiento. Finalmente, a través de un suppressor screening, identificamos que HAWAIIAN SKIRT (HWS), una proteína F-box, modula el procesamiento co-transcripcional de miARNs al interactuar con HST, alterando los niveles del complejo MEDIATOR, la asociación de pri-miARNs con la membrana nuclear y, posiblemente, la dinámica de exportación núcleo/citoplasma y el movimiento intercelular de miARNs maduros.

MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs crucial for post-transcriptional gene regulation. Their biogenesis is a complex, finely controlled process involving the transcription of MIRNA genes by RNA polymerase II (Pol II) and the processing of the resulting pri-miRNA transcript by the miRNA processing complex. Recent findings suggest that some components of this complex may associate with genomic regions encoding miRNAs. This thesis investigates whether pri-miRNA transcription and processing occur simultaneously. Using nascent transcript sequencing, bioinformatics, and molecular assays, we confirmed that miRNA processing is coupled with transcription. We found that processing from the loop to the base of miRNA precursors occurs entirely during transcription, while processing from the base to the loop requires an additional post-transcriptional step for mature miRNA release. Our results also revealed a balance between co-transcriptional and post-transcriptional processing for most miRNAs. This balance is influenced by DNA/RNA hybrids (R-loops) at MIRNA loci and the protein HASTY (HST), which promotes DICER-LIKE1 (DCL1) association with MIRNA loci and the co-transcriptional assembly of the processing complex. Finally, a suppressor screening identified HAWAIIAN SKIRT (HWS), an F-box protein, as a modulator of co-transcriptional miRNA processing. HWS interacts with HST, affecting MEDIATOR complex levels, pri-miRNA association with the nuclear membrane, and potentially the nuclear/cytoplasmic export and intercellular movement of mature miRNAs.