Transcriptional profiling reveals overlap between ER- and osmotic-stress responses in soybean

Embora a via de resposta a estresse do retículo endoplasmático (RE) seja potencialmente capaz de acomodar vias adaptativas, a sua integração com outras vias de sinalização, induzidas por condições adversas do meio ambiente, não tem sido analisada em plantas. Neste estudo, foi conduzida uma análise d...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2006
Main Author: Irsigler, André Southernman Teixeira lattes
Orientador/a: Fontes, Elizabeth Pacheco Batista lattes
Co-advisor: Brommonschenkel, Sérgio Hermínio lattes, Fietto, Luciano Gomes lattes
Banca: Fietto, Juliana Lopes Rangel lattes, Martins, Gilberto Sachetto lattes
Format: Tese
Language:eng
Published: Universidade Federal de Viçosa
Programa: Doutorado em Genética e Melhoramento
Department: Genética animal; Genética molecular e de microrganismos; Genética quantitativa; Genética vegetal; Me
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://locus.ufv.br/handle/123456789/1424
Citação:IRSIGLER, André Southernman Teixeira. Perfilização transcricional revela sobreposição entre as respostas induzidas por estresses osmótico e do retículo endoplasmático em soja. 2006. 90 f. Tese (Doutorado em Genética animal; Genética molecular e de microrganismos; Genética quantitativa; Genética vegetal; Me) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2006.
Resumo Português:Embora a via de resposta a estresse do retículo endoplasmático (RE) seja potencialmente capaz de acomodar vias adaptativas, a sua integração com outras vias de sinalização, induzidas por condições adversas do meio ambiente, não tem sido analisada em plantas. Neste estudo, foi conduzida uma análise do perfil da expressão gênica global em folhas de soja expostas ao tratamento com polietileno glicol ou a indutores da resposta a proteínas mal-dobradas (UPR), a fim de identificar redes de integração entre respostas adaptativas induzidas por estresses osmótico e do RE. Os resultados revelaram os ramos principais da resposta ao estresse do RE, que incluem o aumento no dobramento e degradação de proteínas no RE, assim como mudanças específicas reguladas por desequilíbrio osmótico e ligadas a respostas celulares induzidas por desidratação. No entanto, uma pequena porção (5.5%) do total de genes regulados positivamente representou uma resposta comum que parece integrar as duas vias de sinalização. Estes genes co-regulados foram considerados alvos downstream dessa via de integração, baseado na cinética de indução e na resposta sinergística à combinação de tratamentos indutores dos estresses osmótico e do RE. Os genes nesta via de integração que exibiram intenso sinergismo de resposta codificam proteínas com diferentes funções. Duas delas contêm um domínio de desenvolvimento e morte celular (DCD) planta-específico, enquanto que uma outra tem homologia a proteínas com um domínio associado a ubiquitina (UBA). Uma proteína contendo o domínio NAC exibiu uma cinética de indução precoce e robusta, consistente com sua função como transfator. Esta via integrada divergiu daqueles ramos da UPR já caracterizados e que são específicos de estresses no RE, uma vez que os genes alvos foram inversamente regulados por estresse osmótico. Coletivamente, estes resultados descrevem um novo ramo da resposta ao estresse do RE que integra o sinal osmótico para potenciar transcrição de genes alvos comuns.
Despite the potential of the endoplasmic reticulum (ER) stress response to accommodate adaptive pathways, its integration with other environmental-induced responses is poorly understood in plants. Here, we performed global expression profiling on soybean leaves exposed to polyethylene glycol treatment or to unfolded protein response (UPR) inducers to identify integrated networks between osmotic and ER stress- induced adaptive responses. The results unmasked the major branches of the ERstress response, which includes enhancing protein folding and degradation in the ER, as well as specific osmotically regulated changes linked to cellular responses induced by dehydration. However, a small proportion (5.5%) of total up-regulated genes represented a shared response that seemed to integrate the two signaling pathways. These co-regulated genes were considered downstream targets based on similar induction kinetics and a synergistic response to the combination of osmotic- and ER- stress-inducing treatments. Genes in this integrated pathway with the strongest synergistic induction encoded proteins with diverse roles. Two of them contained a plantspecific development and cell death (DCD) domain while another had homology to proteins with an ubiquitin-associated (UBA) domain. A NAC domain-containing protein exhibited robust early kinetics of induction consistent with a role as a transfactor. This integrated pathway diverged further from characterized ER- specific branches of UPR as downstream targets were inversely regulated by osmotic stress. ollectively, our results describe a novel branch of the ER stress response that integrates the osmotic signal to potentiate transcription of shared target genes.