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

  • Bologna NG, Schapire AL, Zhai J, Chorostecki U, Boisbouvier J, Meyers BC, Palatnik JF. (2013) Multiple RNA recognition patterns during microRNA biogenesis in plants. Genome Res. [Epub ahead of print]
  • Chorostecki U, Crosa VA, Lodeyro AF, Bologna NG, Martin AP, Carrillo N, Schommer C, Palatnik JF. (2012) Identification of new microRNA-regulated genes by conserved targeting in plant species. Nucleic Acids Res.
  • Debernardi, J.M., Rodriguez, R.E., Mecchia, M.A., Palatnik, J.F. (2012) Functional specialization of the plant miR396 regulatory network through distinct microRNA-Target interactions. PLoS Genetics 8, e1002419.
  • Spinelli, S.V., Martin, A.P., Viola, I.L., Gonzalez, D.H., and Palatnik, J.F. (2011). A mechanistic link between STM and CUC1 during Arabidopsis development. Plant Physiol 156, 1894-1904.
  • Mateos, J.L., Bologna, N.G., Chorostecki, U., Palatnik, J.F. (2010). Identification of microRNA processing determinants by random mutagenesis of Arabidopsis MIR172a precursor. Curr Biol 20, 49-54.
  • Rodriguez, R.E., Mecchia, M.A., Debernardi, J.M., Schommer, C., Weigel, D., Palatnik, J.F. (2010). Control of cell proliferation in Arabidopsis thaliana by microRNA miR396. Development 137, 103-112.
  • Bologna, N.G., Mateos, J.L., Bresso, E.G., Palatnik, J.F. (2009). A loop-to-base processing mechanism underlies the biogenesis of plant microRNAs miR319 and miR159. Embo J 28, 3646-3656.
  • Schommer, C., Palatnik, J.F., Aggarwal, P., Chetelat, A., Cubas, P., Farmer, E.E., Nath, U., Weigel, D. (2008). Control of jasmonate biosynthesis and senescence by miR319 targets. PLoS Biol 6, e230.

Subsidios

  • Howard Hughes Medical Institute (HHMI).
  • Human Frontier Science Program (HFSP).
  • Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).
  • Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).

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

  • Uciel Chorostecki

Becarios Doctorales

  • Matías Beltramino
  • María Florencia Ercoli
  • Belén Moro
  • 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.