Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2877
Title: Transcriptional regulation and dynamics of Arabidopsis nuclear proteome in response to auxin and oligogalacturonides
Other Titles: Dinamiche dei complessi trascrizionali e del proteoma nucleare di Arabidopsis in risposta ad oligogalatturonidi e auxina
Authors: Ciarcianelli, Jacopo
Keywords: Arabidopsis thaliana;Auxin;Oligogalacturonides;Nuclear proteome;Transcriptional regulation;Auxina;oligogalatturonidi;Fattori di trascrizione;Proteoma nucleare;BIO/04
Issue Date: 12-May-2015
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo
Abstract: 
In plants, the activation of defense responses to pathogens is mediate by the recognition of elicitors produced by the pathogen (Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) or by the alteration of components of the plant itself (Damage-associated molecular patterns, DAMPs). This recognition induces a variety of defense responses and in the same time determines an inhibition of the developmental processes. A close relationship exists between the hormonal regulation of growth , developmental and defense processes. Auxin plays a central role in plant growth and development, regulating cellular division and elongation and triggering specific developmental events. The oligogalacturonides (OGs) deriving from the degradation of the pectic fraction of the plant cell wall are DAMPs able to activate the plant immune system. OGs also regulates growth and development of plant cells due to an antagonistic activity towards auxin. Plant expressing GUS reporter gene under the control of the synthetic auxin-responsive promoter DR5 shows an induction of the activity of the reporter gene in response to auxin treatments; this induction is decreased in response to auxin-OG co-treatment. In my PhD work I have studied IAA5 (INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE 5), an auxin-inducible gene subjected to antagonism by the OGs. First I wanted to determine if the antagonism is played at the level of the promoter: Arabidopsis plants were transformed with a construct containing the GUS reporter gene under the control of the promoter of IAA5(PIAA5). Analysis of GUS expression through quantitative real-time PCR showed that GUS transcript was induced by auxin and that the level of induction was decreased in response to auxin-OG co-treatment showing that the antagonism between OGs and auxin takes place on the promoter of IAA5 . To identify the factors involved in the antagonism on PIAA5 and DR5 an in vitro approach called DNA affinity capture was used. Through this approach was possible to identify TGA7 (TGACG
SEQUENCE-SPECIFIC BINDING PROTEIN 7), ARF5 (AUXIN RESPONSE FACTOR 5) e GT2 (AT-GT2) transcription factors as specific interactors of DR5 and PIAA5 , while TGA7 was identified as candidate for a role in the antagonism on the promoter of IAA5. Moreover a nuclear proteome analysis was performed to identify differentially expressed proteins in response to auxin or OG treatments and to auxin and OG co-treatments through a quantitative proteomic approach. It was possible to identify groups of proteins which the expression is positively regulated by auxin and also negatively regulated by the auxin and OG co-treatment. These proteins belongs to different functional classes, particularly, most of them has a role inoxidative stress response and splicing. Among the proteins that are up-regulated by OGs and down-regulated by auxin, we found different subunits of the COP9 signalosome and the related proteins CAND1 and DCAF1 suggesting a role for the COP9 signalosome in the OG-auxin antagonism.

Nelle piante l’attacco da parte dei patogeni induce l’attivazione di risposte di difesa e allo stesso tempo un inibizione dei processi di sviluppo. Esiste un intima relazione tra la regolazione ormonale dei processi di crescita e sviluppo e di difesa. Un ormone vegetale che ha un ruolo centrale nella crescita e nello sviluppo delle piante è l’ auxina (IAA) che regola la divisione e l’allungamento cellulare e innesca specifici eventi di differenziamento. Gli oligogalatturonidi (OG) derivati dalle pareti cellulari vegetali sono una classe di profili molecolari associati al danno (DAMP) in grado di attivare il sistema immunitario delle piante. Gli OG regolano anche la crescita e lo sviluppo delle cellule vegetali, a causa di un’attività di antagonismo verso l’auxina. In piante esprimenti il gene reporter GUS sotto il controllo di DR5, promotore sintetico inducibile da auxina, si osserva una induzione dell’ attività del gene reporter in risposta al trattamento con auxina, induzione che diminuisce in risposta al cotrattamento con OG ed auxina. È stato recentemente proposte che l’antagonismo tra OG e auxina avvenga a livello dell’inibizione della trascrizione dei geni indotti dall’auxina. Per verificare se l’antagonismo sia dovuto alla regolazione trascrizionale, piante di Arabidopsis sono state trasformate con un costrutto contenente il gene reporter GUS sotto il controllo del promotore di IAA5; gene inducibile dall’auxina e sottoposto ad antagonismo. L’analisi dell’ espressione di GUS attraverso PCR quantitativa ha mostrato che il trascritto di GUS viene indotto dall’auxina, e che il livello di induzione diminuisce in risposta al cotrattamento con OG e auxina, mostrando che l’antagonismo tra OG e auxina è giocato sul promotore del gene IAA5. Per identificare i fattori coinvolti nell’antagonismo sul promotore di IAA5 e DR5 è stato utilizzato un approccio in vitro chiamato DNA affinity capture. Attraverso questo approccio è stato possibile identificare i fattori di trascrizione ARF5 e GT2 come interattori specifici di DR5 e del promotore di IAA5 , mentre il fattore di trascrizione TGA7 è identificato come candidato per un ruolo dell’antagonismo. Inoltre attraverso un approccio LC-MS quantitativo è stata condotta una analisi del proteoma nucleare differenziale dopo il trattamento con auxina; OG; auxina e OG. I dati di espressione proteica su larga scala hanno consentito di identificare gruppi di proteine che vengono regolati in risposta ai trattamenti. È stato così possibile identificare gruppi di proteine che vengono indotte dall’auxina e che sono sottoposte ad
antagonismo da parte degli OG, queste proteine hanno un ruolo nella risposta alo stress ossidativo e nello splicing. Tra le proteine indotte dagli OG e represse dall’auxina sono state trovate diverse subunità del COP9 signalosoma e di proteine correlate come CAND1 e DCAF1. Questo suggerisce un possibile ruolo del COP9 signalosoma nell’antagonismo tra OG e auxina.
Description: 
Dottorato di ricerca in Biotecnologie vegetali
URI: http://hdl.handle.net/2067/2877
Appears in Collections:Archivio delle tesi di dottorato di ricerca

Files in This Item:
File Description SizeFormat
jciarcianelli_tesid.pdf3.19 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s)

3
Last Week
0
Last month
2
checked on Jan 26, 2021

Download(s)

11
checked on Jan 26, 2021

Google ScholarTM

Check


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons