Sobre expresión del gen VvPSZ3 de Vitis vinífera en el mutante zat4 de Arabidopsis thaliana. Evaluación de su efecto mediante ensayos de complementación

Abstract

Vitis vinifera cv. Carmenère es un importante cultivar para la industria vitivinícola nacional, sin embargo, esta cepa presenta tendencia al desarrollo de frutos partenocárpicos no semillados que poseen baja calidad para el proceso de vinificación. Alteraciones en el desarrollo del polen serían una de las causas del fenómeno partenocárpico. Estudios previos han identificado al gen VvPSZ3 de V.vinífera, predominantemente expresado en polen y semillas de frutos de vid. Dicho gen codifica para un factor de transcripción del tipo “zinc finger” similar a aquellos que regulan el desarrollo de polen en otras especies vegetales. De particular interés es la homología de VvPSZ3 con el gen AtZAT4 de Arabidopsis thaliana el cual posee un perfil de expresión similar y codifica para un factor de transcripción “zinc finger” cuya función es desconocida. Líneas mutantes homocigota para este gen (zat4 -/-) no son viables en tanto que líneas heterocigotas (zat4 +/-) presentan una reducción en el número de semillas/silicua. En base a ello, esta tesis se planteó como objetivo establecer si VvPSZ3 y AtZAT4 corresponden a genes ortólogos que desempeñan similar función en sus respectivas especies. Dos enfoques metodológicos fueron utilizados en este estudio. En primer término se analizó la similitud estructural entre las proteínas codificadas por ambos genes mediante modelamiento por homología. Si bien la carencia de templados adecuados para este análisis no permitió obtener resultados de la estructura global de ambas proteínas, se confirmó un alto grado de similitud en la estructura tridimensional de los dominios “zinc- finger” sugiriendo que ambas proteínas pueden unirse a sitios blanco similares en el ADN. El segundo enfoque metodológico correspondió a la transformación genética de plantas heterocigotas de la línea mutante de A. thaliana CS841944 (zat4 +/-) con VvPSZ3 de vid. La expresión de este gen en la línea mutante permitió obtener plantas mutantes homocigotas (zat4 -/-) viables las que además poseen un número de semillas/silicua similar a la de plantas de A. thaliana tipo silvestre. Tales resultados indican que las proteínas codificadas por los genes VvPSZ3 y AtZAT4 poseen características estructurales y capacidades funcionales similares./ABSTRACT: Vitis vinífera cv. Carménère is an important cultivar for the chilean wine industry. However, the this variety shows tendency to develop parthenocarpic non-seeded fruits, , affecting the fruit quality required for winemaking. Impairment in pollen development has been related to his phenomena. Previous studies identified the VvPSZ3 gene which is predominantly expressed in pollen an seeds and codes for a zinc finger” transcription factor similar to those controlling pollen development in other plant species. VvPSZ3 gene shows homology with AtZAT4 gen from Arabidopsis thaliana, a gene with very similar expression pattern which codes for a “zinc finger” transcription factor with unknown function. Homozygous mutant lines for this gene (zat4 -/-) are not viable while the heterozygous (zat4 +/-) plants produces a reduced number of seeds per silique. Taking this into account, the main goal of this study was to determine if VvPSZ3 and AtZAT4 are orthologous genes with similar functions in their respective species. In a first approach, the tridimensional structural of both proteins was compared by in silico modelling. Even when the global structure was not obtained due to the lack of a right template, a very similar structures was observed for the “zinc finger” domains suggesting that both proteins bind to similar target sites on DNA. In a second approach, the VvPSZ3 gene was used to transform the A. thaliana heterozygous CS841944 mutant line (zat4 +/-). This complementation assay yield. Viable homozygous (zat4 -/-) plants with a number of seeds per silique similar to wild type plants were obtained.Taken together, the above results indicate that the proteins encoded by VvPSZ3 y AtZAT4 genes e play a similar role in their respective species.