Regulación por cianuro del desarrollo del pelo radical y la respuesta a patógenos en Arabidopsis thaliana

Abstract

El cianuro es una molécula tóxica que se produce estequiométricamente en la ruta de biosíntesis del etileno. En Arabidopsis thaliana, el cianuro es eliminado mayoritariamente por la enzima mitocondrial β-cianoalanina sintasa (CAS-C1). El análisis molecular y fenotípico de los mutantes por inserción de T-DNA de CAS-C1 realizado previamente por nuestro grupo de investigación proponía un papel señalizador del cianuro en los procesos de desarrollo del pelo radical y la respuesta a la infección por patógenos. En esta tesis doctoral se ha profundizado en el papel del cianuro en estos dos procesos mediante diversas aproximaciones. Por una parte, observamos mediante microscopía confocal una acumulación de la proteína de fusión CASC1-GFP en las mitocondrias de la zona apical del pelo radical que no se observaba en los mutantes de pelo radical cas-c1, scn1-1 ni rhd2. Tanto el análisis transcripcional de los mutantes simples cas-c1, scn1-1 y rhd2 como el fenotípico de los dobles mutantes scn1-1 cas-c1 y rhd2 cas-c1, así como su crecimiento en medios con el antídoto del cianuro hidroxocobalamina demostraron que la mutación cas-c1 es hipostática a scn1-1 y epistática sobre rhd2. Por tanto, el cianuro afecta al proceso de formación del pelo radical en etapas muy tempranas del desarrollo. Las tinciones específicas de especies reactivas de oxígeno (ROS) y las actividades enzimáticas NADPH oxidasa y guaiacol peroxidasa realizadas demostraron que el efecto del cianuro en los pelos radicales es independiente de la acumulación de ROS y de la inhibición de las NADPH oxidasas de raíz. En cuanto a la respuesta a patógenos, los análisis transcripcionales de los mutantes atrbohD3, NahG y ein2-1 sugerían una participación del cianuro en la ruta de respuesta a patógenos biótrofos, que se confirmó tras los ensayos de infección de los mutantes dobles atrbohD3 cas-c1 y NahG cas-c1 con la bacteria biótrofa Pseudomonas syringae. La observación al microscopio confocal de la localización subcelular de la proteína de fusión NPR1-GFP y la inmunodetección de NPR1 mostraban menor cantidad de proteína NPR1 monomérica y, por tanto, funcional, en el mutante cas-c1 que en las plantas silvestres, incluso después de tratamientos con ácido salicílico (SA). Por lo tanto, se puede concluir que el cianuro afecta positivamente a la respuesta a patógenos biótrofos mimetizando la función de la NADPH oxidasa ATRBOHD de manera dependiente de la acumulación de SA e independiente de la función de la proteína NPR1. Finalmente, en este trabajo se describe un mecanismo de acción a través del cual el cianuro podría regular la formación del pelo radical y la respuesta a patógenos biótrofos y que consiste en una nueva modificación post-traduccional nunca antes descrita, la S-cianilación.