Modulación de la topología del genoma por ARNs pequeños derivados de repeticiones invertidas.

Abstract

Los ARN pequeños de interferencia de 24 nucleótidos de longitud son el tipo más abundante de ARN pequeños en las plantas. Estos ARNs, derivados de ARN bicatenarios, desempeñan un papel crítico en el control de la transcripción y actividad de transposones en un proceso conocido como silenciamiento génico transcripcional (TGS) que implica la metilación de novo del ADN en una región diana del genoma. Recientemente, hemos descubierto que ARNs pequeños derivados de una región de secuencia repetida e invertida (IR) del genoma del girasol son capaces de regular la expresión de un gen vecino cambiando la estructura de la cromatina en la región. Dicha regulación puede ser positiva o negativa dependiendo de las metilación diferencial en distintas regiones del locus. Estos hallazgos representan un novedoso e inesperado mecanismo de regulación génica que combina tanto el silenciamiento mediado por ARNs pequeños, la metilación de ADN, como las maquinarias de remodelación de la cromatina. El proyecto propuesto tiene como objetivo investigar, en todo el genoma de Arabidopsis, en qué medida el mecanismo descubierto controla la expresión de los genes localizados cerca de las regiones IR. El uso de múltiples mutantes de Arabidopsis en las vías de remodelación cromatina y ARNs pequeños también nos permitirá comprender el mecanismo molecular involucrado en este proceso, así como su relevancia evolutiva. Además, nuestro objetivo es explorar la variación natural en el contenido / distribución del IR a través de distintos ecotipos de Arabidopsis que podría explicar rápidas adaptaciones evolutivas a nuevos entornos.

Small interfering RNAs (siRNAs) of 24 nucleotides in length are the most abundant type of small RNAs in plants. These siRNAs, derived from double-stranded RNA, play a critical role in controlling transposons activity in a process known as transcriptional gene silencing (TGS) that involves de novo methylation of targeted loci DNA. Recently, we have found that siRNAs derived from an inverted repeat (IR) regions of the sunflower genome are able to regulate the expression of a neighbor gene by changing the structure of the chromatin in the region. Such regulation could be either positive or negative depending of secondary siRNA signatures inside or downstream the regulated gene-coding region. These finding represent a novel and unexpected mechanism of gene regulation that combine both the RNA silencing and chromatin remodeling machineries. The proposed project aims to investigate, genome-wide, to what extent the discovered mechanism controls the expression of genes located nearby IR regions in the Arabidopsis genome. The usage of multiple Arabidopsis mutants in the siRNA and chromatin remodeling pathways will also allow us to understand the molecular mechanism involved in this process as well as its evolutionary relevance. Furthermore, we aim to explore the natural occurring variation in the IRs content/distribution across Arabidopsis accessions that could explain evolutionary adaptations to different environments.