Biología del ARN

Resumen

Las plantas y otros organismos multicelulares necesitan de un preciso control espacial y temporal de la expresión génica durante su desarrollo, y para responder a los cambios del medio ambiente y defender su genoma. En parte, esta capacidad regulatoria reside a nivel del ARN a través del silenciamiento génico mediado por ARN pequeños. Los microARNs son una de las clases de ARN pequeños presentes en las células eucariotas. Generalmente tienen 21 nucleótidos de longitud y llevan adelante funciones esenciales. Los microARNs reconocen a ARN mensajeros como blanco por complementariedad de bases y los guían a su degradación o inactivan su traducción.

Nuestro laboratorio estudia la biogénesis de estas pequeñas moléculas y sus funciones en las plantas. Las estrategias experimentales buscan responder preguntas generales sobre el mecanismo de acción de los microARNs usando a Arabidopsis thaliana como modelo. Además, basándonos en el conocimiento generado, nuestro laboratorio busca desarrollar herramientas de uso práctico que puedan ser aplicadas a especies de importancia agronómica.

Líneas de Investigación

Biogénensis de los microARNs

Los microARNs se distinguen de otros ARN pequeños por su biogénesis particular, lo que involucra su escisión de un precursor con extensa estructura secundaria localizado en un largo transcripto primario. La ribonucleasa del tipo III DICER-LIKE1 (DCL1), con la ayuda de proteínas accesorias, corta el precursor para liberar a los microARNs. Sin embargo, los precursores de microRNAs en plantas vienen en distintos tamaños y formas, y nuestro laboratorio está interesado en entender los mecanismos que generan microARNs maduros en plantas.
Hemos encontrado que muchos precursores son procesados desde la base a la burbuja terminal, mientras que algunos pueden ser procesados por un mecanismo no canónico que comienza en la burbuja terminal. Para estudiar el procesamiento de microARNs usamos distintas estrategias experimentales incluyendo el análisis de bibliotecas de mutantes al azar y la identificación de intermediarios del procesamiento mediante técnicas de secuenciación de alto rendimiento.

Redes regulatorias de microARNs

En plantas, la mayoría de los microARNs conservados en distintas especies regulan factores de transcripción que a su vez controlan procesos biológicos clave. Las modificaciones de las redes de microARNs mediante mutaciones en los genes que codifican microARNs o interfiriendo con su actividad generalmente causa problemas graves en el desarrollo.
Nuestro laboratorio está interesado en identificar a los genes regulados por microARNs y sus roles en plantas. En particular, estudiamos el control de la proliferación y diferenciación celular por dos microARNs, miR396 y miR319. Estos dos microARNs regulan factores de transcripción de las familias GRF y TCP respectivamente.

Publicaciones Seleccionadas

  • Ercoli MF, Ferela A, Debernardi JM, Perrone AP, Rodriguez RE, Palatnik JF. GIF Transcriptional Co-regulators Control Root Meristem Homeostasis. Plant Cell. 2018.
  • *Highlighted article: Design Stars: How GRF-INTERACTING FACTORs Help Determine the Layout of the Root Tip. Plant Cell.
  • Chorostecki U, Moro B, Rojas AML, Debernardi JM, Schapire AL, Notredame C, et al. Evolutionary Footprints Reveal Insights into Plant MicroRNA Biogenesis. Plant Cell. 2017.
  • Rodriguez RE, Schommer C, Palatnik JF. Control of cell proliferation by microRNAs in plants. Current Opinion in Plant Biology. 2016.
  • Rodriguez RE, Ercoli MF, Debernardi JM, Breakfield NW, Mecchia MA, Sabatini M, et al. MicroRNA miR396 Regulates the Switch between Stem Cells and Transit-Amplifying Cells in Arabidopsis Roots. Plant Cell. 2015.   *Highlighted: Plant Cell Cover.
  • Debernardi JM, Mecchia MA, Vercruyssen L, Smaczniak C, Kaufmann K, Inze D, et al. Post-transcriptional control of GRF transcription factors by microRNA miR396 and GIF co-activator affects leaf size and longevity. Plant Journal. 2014.
  • Chorostecki U, Palatnik JF. comTAR: a web tool for the prediction and characterization of conserved microRNA targets in plants. Bioinformatics. 2014.
  • Schommer C, Debernardi JM, Bresso EG, Rodriguez RE, Palatnik JF. Repression of cell proliferation by miR319-regulated TCP4. Molecular Plant. 2014.
  • Bologna NG, Schapire AL, Zhai J, Chorostecki U, Boisbouvier J, Meyers BC, et al. Multiple RNA recognition patterns during microRNA biogenesis in plants. Genome Research. 2013.
  • Debernardi JM, Rodriguez RE, Mecchia MA, Palatnik JF. Functional Specialization of the Plant miR396 Regulatory Network through Distinct MicroRNA-Target Interactions. PLoS Genetics. 2012.
  • Chorostecki U, Crosa VA, Lodeyro AF, Bologna NG, Martin AP, Carrillo N, et al. Identification of new microRNA-regulated genes by conserved targeting in plant species. Nucleic Acids Research. 2012..
  • Rodriguez RE, Mecchia MA, Debernardi JM, Schommer C, Weigel D, Palatnik JF. Control of cell proliferation in Arabidopsis thaliana by microRNA miR396. Development. 2010.
  • Mateos JL, Bologna NG, Chorostecki U, Palatnik JF. Identification of microRNA processing determinants by random mutagenesis of Arabidopsis MIR172a precursor. Current Biology 2010.
  • *Highlighted article: Battle of the Bulge. Current Biology
  • Bologna NG, Mateos JL, Bresso EG, Palatnik JF. A loop-to-base processing mechanism underlies the biogenesis of plant microRNAs miR319 and miR159. Embo J. 2009.
  • *Highlighted article: MicroRNA processing turned upside down. EMBO J.

Subsidios

  • Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).
  • Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).
  • Centro Internacional de Ingeniería Genética y Biotecnología (ICGEB).

Director

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Palatnik, Javier
Sede CCT
Email: palatnik@ibr-conicet.gov.ar
Tel: +54 341 4237070
Oficina Int: 659
Laboratorio Int: 613

Investigadores

  • Ramiro Rodriguez Virasoro
  • Carla Schommer

Becarios Post-Doctorales

  • María Florencia Ercoli
  • Belén Moro

Becarios Doctorales

  • Matías Beltramino
  • Ana Paula Perrone
  • Antonela Ferela
  • Camila Goldy
  • Julia Baulies
  • Arantxa Rojas

Imágenes

Desarrollamos nuevas metodologías por mutagénesis al azar para estudiar la biogénesis de microARNs en plantas.

El aumento de biomasa en las plantas transgenicas rGRF son uno de los ejemplos de las aplicaciones tecnologicas de los microARNs.