Regulación de la expresión génica en respuesta a insulina en las distintas partes del eje embrionario de maíz (Zea mays L.) durante la germinación Público Deposited

Insuline effects growth and plays a key role in the regulation of protein shyntesis in animal and plants. In animals TOR kinase participates in the signal transduction pathway of insulin and is the target of rapamycin wich inhibit it. Two the insuline effects are the transcription of specific genes an the increased translation of RNAm denominated 5’TOP (Track of pirymidines). Among the protein coded by the 5’TOP message are ribosomal protein (prS6) and translation factor (eIFiso4E). In lettuce, Lemna gibba and the maiz plant Insuline like growth factor had been reported. In the embryonic axes of maize, designal pathway actives by insuline and factor similar to insulin (ZmIGF) included homologous element to those described in animals, such ZmS6K activation, S6 phosporylation and the preferential recruitment of 5’TOP RNAm in polysomes (eIFiso4E and prS6). However, it is unknown where in the embryonic axes (radicle, node or coleoptile) insulin effect is located. In the present work the effect of insuline or insuline/rapamycin on the level of transcripts of prS6, prL3 and eIFiso4E genes in the total and polysomal ARN from different parts of the germinating maize embryonic axes was compared to their effect on the whole embryionic axes. Result showed that insulin increases levels ofprS6 and the eIFiso4E factor transcripts in polysomal RNA (preferential recruitment) on the whole embryonic axes. This effects is mediated by TOR since it is reversed by rapamycin. In total RNA, insulin does nos affect expression levels of the eIFiso4E factor in any part of the embryonic axes. However, it slightly diminished levels of transcribed prS6 in the total RNA of the whole axes. The analysis of the embryonic axes parts (radicle, node and coleoptile) showed that insulin effect on the prS6 and the eIFiso4E factor transcripts in polysomal RNA that had been observed on the whole embryonic axes, was located in the radicle. Levels of prL3 transcripts in polysomal RNA were not modificated in the whole embrionic axes or in any of its separate parts. However, in total RNA, these transcripts levels decreases when insulin was present, but this effect was not precisely located in any of the embryo parts (radicle, node or coleoptile). In conclusion, the observed effect of insulin in the translational regulation of prS6 and eIFiso4E genes is located in the radicle, and is tissue specific. Furthermore, insulin doesnot affect gene expression for prS6 and prL3 translation machinery in the same manner. This suggests heterogeneity in the synthesis regulation of the tranlation machinery.

La insulina afecta el crecimiento y participa en la regulación de la síntesis de proteínas en animales y plantas. En la vía de transducción de insulina en animales participa la cinasa TOR inhibida por rapamicina (Target of rapamicyne) y entre sus efectos están la transcripción de genes específicos y el incremento en la traducción de ARNm denominados 5’TOP (Track of pirymidines). Entre las proteínas codificadas por los mensajes 5’TOP se encuentran proteínas ribosomales (prS6) y factores de traducción (eIFiso4E). En plantas de lechuga, Lemna giba, soya y maíz, se han reportado factores peptidícos semejantes a insulina. La ruta de señalización activada por insulina y factores semejantes a insulina (ZmIGF) en ejes embrionarios de semillas de maíz, incluye elementos homólogos a los descritos en animales, como la activación de ZmS6K, la fosforilación de S6 y el reclutamiento preferente en polisomas de ARNm 5’TOP (factor eIFiso4E y prS6). Sin embargo, no se sabe en que parte del eje embrionario (coleóptilo, nodo ó radícula) se ubica el efecto. Por lo que, en este trabajo se propuso analizar el efecto de la insulina o insulina/rapamicina en los niveles de transcritos de los genes de prS6, prL3 y eIFiso4E en el ARN total y polisomal de las distintas partes del eje embrionario de maíz en germinación y compararlo con el efecto sobre el eje completo. Los resultados muestran, que en el eje completo la insulina incrementa los niveles de transcritos de prS6 y del factor eIFiso4E en el ARN polisomal (reclutamiento preferencial). Este efecto es mediado por TOR ya que es revertido por rapamicina. En el ARN total, la insulina no afecta los niveles de expresión del factor eIFiso4E en ninguna de las partes del eje embrionario, pero sí provocó una ligera disminución en los niveles de transcritos de prS6 en el ARN total del eje completo. Cuando se analizaron las partes del eje embrionario (radícula, nodo y coleóptilo) se encontró que el efecto de la insulina en los transcritos de prS6 y eIFiso4E en el ARN polisomal observado en el eje embrionario completo, se localizaba en la radícula. El análisis de los niveles de transcritos de prL3 en el ARN polisomal, muestra que éstos no se modifican en el eje embrionario completo, ni en cada una de las partes por separado. Sin embargo, en el ARN total, se observa una disminución de los niveles de estos transcritos en presencia de insulina, que no pudo ubicarse con precisión en ninguna de las partes estudiadas (radícula, nodo y coleóptilo). En conclusión, el efecto de la insulina en la regulación traduccional observado en el eje completo para la prS6 y el eIFiso4E, se ubica en la radícula y es tejido específico. Además se observó que la insulina no afecta de la misma forma la expresión de los genes de la maquinaria traduccional analizados en el presente estudio (prS6 y prL3), lo que sugiere una heterogeneidad en la regulación de la síntesis de la maquinaria traduccional.

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