Regulatory roles of photoreceptors and non-coding RNA in Fusarium fujikuroi

• Autores: Javier Pardo Medina
• Directores de la Tesis: Francisco Javier Ávalos Cordero (dir. tes.), María Carmen Limón Mirón (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Número de páginas: 333
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • El género Fusarium comprende cientos de especies de hongos patógenos y saprofitos, generalmente caracterizados por un metabolismo secundario complejo. Esto incluye la producción de carotenoides, pigmentos terpenoides que dan un color naranja característico a sus colonias. Todos los genes biosintéticos han sido identificados y dos de ellos están agrupados en un grupo corregulado. La luz juega un papel importante en la promoción de su síntesis al activar su transcripción, pero sus efectos sobre la biología fúngica son mucho más amplios. Presumiblemente, F. fujikuroi percibe la luz a través de una batería de fotorreceptores, incluidos miembros del complejo de cuello blanco, criptocromos y fotoliasas, rodopsinas y fitocromos. Las principales fotorrespuestas en hongos normalmente dependen del complejo de cuello blanco, y la biosíntesis de carotenoides en Fusarium depende principalmente de él. con WcoA como componente absorbente de luz. Otro fotorreceptor, el criptocromo DASH CryD, también afecta la respuesta de la carotenogénesis a la luz, aunque la información disponible sugiere su participación en una regulación postranscripcional. La carotenogénesis está regulada a la baja por una proteína de la familia RING Finger, llamada CarS, cuya mutación da como resultado un fenotipo de sobreproducción de carotenoides. El gen carS está precedido por una secuencia de 4 kb sin genes conocidos, en la que previamente se había sugerido la presencia de dos genes putativos para precursores similares a microARN. En esta Tesis se ha llevado a cabo una secuenciación masiva específica para pequeños RNAs en F. fujikuroi, que ha confirmado su presencia en este hongo. El resultado fue consistente con la existencia de un sistema de interferencia de ARN funcional, respaldado por la identificación de todos los componentes enzimáticos predichos codificados en el genoma. Este sistema parece jugar un papel en la biología del hongo, ya que sugiere la asociación entre algunos sRNAs y las secuencias de algunos transposones, indicando su papel en el silenciamiento de estos elementos móviles. La deleción de uno de los componentes, el gen de una proteína Dicer previsiblemente involucrada en su generación, no mostró fenotipo en condiciones de laboratorio, lo que sugiere otros roles de los sRNA producidos en procesos relacionados con otras etapas de su ciclo de vida, como la patogénesis o la reproducción sexual. . El análisis global de sRNA no logró identificar posibles elementos de sRNA aguas arriba de carS, lo que contradice la hipótesis anterior sobre la participación de microRNAS en la regulación de carS. Sin embargo, una nueva transcripción de 1,2 kb, que se denominó carP, fue identificado en la región aguas arriba de carS. Su secuencia carece de marcos de lectura abiertos relevantes y los pocos que existen no coinciden en la secuencia equivalente del pariente cercano Fusarium oxysporum, lo que indica que el transcrito es un ARN largo no codificante (lncRNA). Los resultados mostraron que carP se transcribe independientemente de carS, y su deleción produce un fenotipo albino debido a una caída en la transcripción de los genes car estructurales, probablemente como resultado de la mayor transcripción del gen carS. Este fenotipo solo se complementó con la reintegración del gen carP en el locus nativo, mientras que su integración ectópica no permitió recuperar la producción de carotenoides en el mutante carP receptor, lo que indica un mecanismo regulador que actúa en cis para carP en la expresión de carS. Los datos transcriptómicos globales mostraron que la eliminación de carP afecta la expresión de muchos genes, la mayoría de ellos predeciblemente a través de su efecto en CarS. Sin embargo, algunos de los genes expresados diferencialmente apenas se ven afectados por la mutación carS, lo que apunta a efectos reguladores específicos de carP en otros genes diana. Los datos transcriptómicos globales después de diferentes tiempos de iluminación revelaron una diversidad de patrones cinéticos en la acumulación de ARNm en la cepa salvaje. Los genes fotoinducidos exhibieron respuestas rápidas, intermedias y tardías, mientras que solo se encontraron respuestas intermedias y tardías para los genes reprimidos por la luz. La gran mayoría de estas fotorrespuestas se perdieron en el mutante wcoA, lo que indica que WcoA es el principal fotorreceptor responsable de la regulación de la luz en F. fujikuroi. Sorprendentemente, la mutación wcoA provocó cambios masivos en el transcriptoma, afectando alrededor del 20% de los genes. La mayoría de estos efectos se produjeron independientemente de la iluminación, lo que indica que WcoA desempeña un papel regulador independiente de la luz más general en F. fujikuroi. Sorprendentemente, muchos de los genes influenciados por WcoA estaban relacionados con grupos biosintéticos de metabolismo secundario, lo que generó un interés biotecnológico para esta proteína. El análisis paralelo del efecto de la luz en un mutante por deleción de cryD reveló efectos transcriptómicos menos graves. Sin embargo, resultó en cambios en los grados de fotoinducción o fotorepresión de muchos genes, lo que sugiere una función accesoria de CryD en la fotobiología de Fusarium. Los resultados resumidos constituyen una contribución significativa al conocimiento de la regulación de la carotenogénesis en F. fujikuroi y su fotobiología y proporcionan evidencia adicional sobre su complejidad molecular.