In Schizosaccharomyces pombe, the MAPK pathway Sty1 is activated upon several stress situations, like osmotic and oxidative stress, stationary phase, UV radiation or heat shock. Since the modulation of gene expression is one of the main outputs of this response, we focused this Thesis work on the charactherization of the transcription regulation by the activation of the Sty1 pathway and through the transcription factors Atf1 and Pcr1. Moreover, we extend our field of interest investigating how stress–related chromatin remodelers are affecting the stress defence transcription of the cells. / En Schizosaccharomyces pombe, la vía de la MAPK Sty1 es activada ante diferentes situaciones de estrés, como son el estrés oxidativo u osmótico, fase estacionaria, radiación UV o choque de calor. Al ser la modulación de la expresión génica uno de los más importantes objetivos de esta respuesta, hemos focalizado el trabajo de esta Tesis doctoral en la caracterización de la regulación transcripcional mediada por la activación de la ruta de Sty1 y los factores de transcripción Atf1 y Pcr1. Además, hemos ampliado nuestra área de interés investigando el papel de remodeladores de cromatina relacionados con la respuesta a estrés y cómo a participan en la transcripción estrés-dependiente.

DNA damage is an ongoing threat to both the ability of the cell to faithfully transmit genetic information to its offspring as well as to its own survival. In order to maintain genomic integrity, eukaryotes have developed a highly conserved mechanism to detect, signal and repair damage in DNA, known as the DNA damage response (DDR). In fission yeast the two DDR pathways converge at the regulation of single transcriptional factor complex (MBF) resulting in opposite directions. We have shown that when the DNA-synthesis checkpoint is activated, Max1 is phosphorylated by Cds1 resulting in the abrogation of its binding to MBF. As a consequence, MBF-dependent transcription is maintained active until cells are able to overcome the replication challenge. In contrast, upon DNA damage, Chk1 the effector kinase of DNA damage checkpoint is activated and blocks the cell cycle progression, inducing DNA repair and repressing the MBF dependent transcription. We have revealed that Cdc10 is the target of the DNA-damage checkpoint and when cells are treated with MMS or are exposed to IR, Chk1 phosphorylates Cdc10 inducing the exit of MBF from chromatin. The consequence is that under these conditions, MBF-dependent transcription is repressed. Thus, Max1 and Cdc10 couple normal cell cycle regulation and the DNA-synthesis and DNA-damage checkpoints into MBF.

When DNA replication is challenged, cells activate a DNA synthesis checkpoint blocking cell cycle progression until they are able to overcome the replication defects. In fission yeast, Cds1 is the effector kinase of this checkpoint, inhibiting M phase entry, stabilizing stalled replication forks and triggering transcriptional activation of S-phase genes; the molecular basis of this last effect remains largely unknown. The MBF complex controls the transcription of S-phase genes. We have purified novel interactors of the MBF complex and among them we have identified the repressor Max1. When the DNA synthesis checkpoint is activated, Max1 is phosphorylated by Cds1 resulting in the abrogation of its binding to MBF. As a consequence, MBF-dependent transcription is maintained active until cells are able to overcome this challenge. / Cuando la replicación del DNA se ve alterada, las células activan un mecanismo de control bloqueando la progresión del ciclo celular hasta que son capaces de superar el daño. En la levadura de fisión, Cds1 es la proteína kinasa efectora de dicha respuesta, mediante inhibición de la entrada en fase M, estabilización las horquillas de replicación bloqueadas, e inducción de la activación de la transcripción de los genes de fase S; siendo la base molecular de este último proceso poco conocida. El factor de transcripción MBF controla la transcripción de los genes de fase S. Hemos purificado proteínas que interaccionan con MBF, y entre ellas, hemos identificado al represor Max1. Cuando el checkpoint de síntesis de DNA es activado, Max1 es fosforilado por la kinasa Cds1, y esto se traduce en la disociación de Max1 del complejo MBF. Como consecuencia, la transcripción MBF-dependiente se mantiene activa hasta que las células son capaces de superar el daño.

[ES] Las plantas necesitan acomodar su crecimiento a las condiciones ambientales. Con el objetivo de ajustar su desarrollo a las señales externas, usan una serie de mecanismos moleculares. Uno de estos son las rutas de señalización hormonal, que participan en integrar la información externa con programas de desarrollo propios. Una de las hormonas más relevantes en la biología vegetal son las giberelinas (GAs). La señalización por GAs se inicia con la percepción de la hormona a través del receptor GID1, y continúa por la degradación de las reguladoras transcripcionales DELLA. Sin embargo, solo las plantas vasculares tienen un sistema de percepción de GAs completo. Entender la relevancia de la señalización por GAs requiere estudiar cómo se ensambló la ruta y qué funciones atribuidas a las GAs estaban ya codificadas en las proteínas DELLA ancestrales. Aquí mostramos mediante análisis filogenéticos y bioquímicos que las proteínas DELLA emergieron inequívocamente en un ancestro común de las plantas terrestres, y que el reclutamiento de las DELLAs al módulo de percepción de GAs depende de la presencia de un dominio de transactivación conservado que fue co-optado por el receptor GID1 ancestral para actuar como un degrón dependiente de GAs. Este dominio de transactivación parece regular la co-activación transcripcional de genes concretos por las DELLAs en todas las plantas terrestres mediante el reclutamiento de complejos Mediator a través de su subunidad MED15. Por último, nos hemos centrado en entender las funciones de las proteínas DELLA en briófitas, un clado sin señalización por GAs. Hemos descubierto el rol de la DELLA de Marchantia polymorpha como coordinadora entre las respuestas de crecimiento y estrés, sugiriendo que dicha función estaba ya codificada en proteínas DELLA del ancestro común de plantas terrestres y se ha mantenido durante más de 450 millones de años. / [CA] Les plantes necessiten acomodar el seu creixement a les condicions ambientals. Amb l'objectiu d'ajustar el seu desenvolupament als senyals externs, usen una sèrie de mecanismes moleculars. Un d'aquests són les rutes de senyalització hormonal, que participen en integrar la informació externa amb programes de desenvolupament propis. Una de les hormones més rellevants en la biologia vegetal són les giberel·lines (GAs). La senyalització per GAs s'inicia amb la percepció de l'hormona a través del receptor GID1, i continua per la degradació de les reguladores transcripcionals DELLA. No obstant això, només les plantes vasculars tenen un sistema complet de percepció de GAs. Entendre la rellevància de la senyalització per GAs requereix estudiar com es va assemblar la ruta i quines funcions atribuïdes a les GAs estaven ja codificades en les proteïnes DELLA ancestrals. Ací mostrem mitjançant anàlisis filogenètiques i bioquímiques que les proteïnes DELLA van emergir inequívocament en un ancestre comú de les plantes terrestres, i que el reclutament de les DELLAs al mòdul de percepció de GAs depén de la presència d'un domini de transactivació conservat que va ser co-optat pel receptor GID1 ancestral per a actuar com un degró dependent de GAs. Aquest domini de transactivació sembla regular la co-activació transcripcional de gens concrets per les DELLAs en totes les plantes terrestres mitjançant el reclutament de complexos Mediator a través de la seua subunitat MED15. Finalment, ens hem centrat en entendre les funcions de les proteïnes DELLA en briòfites, un clade sense senyalització per GAs. Hem descobert el rol de la DELLA de Marchantia polymorpha com a coordinadora entre les respostes de creixement i estrés, suggerint que aquesta funció estava ja codificada en proteïnes DELLA de l'ancestre comú de plantes terrestres i s'ha mantingut durant més de 450 milions d'anys. / [EN] Plants need to accommodate their growth habits to environmental conditions. For this aim, several mechanisms are used to adjust developmental responses to exogenous signals. Among them, hormonal signalling pathways participate by integrating external information with endogenous programs. One of the most relevant hormones in plant biology are gibberellins (GAs). GA signalling involves perception of the hormone by the GA receptor GID1 and subsequent degradation of the DELLA transcriptional regulators. However, only vascular plants possess a full GA perception system. Understanding the relevance of GA signalling requires elucidating how this pathway was assembled and which of the functions attributed to GAs were encoded in the ancestral DELLA proteins. Here we show by phylogenetic and biochemical analyses that DELLA proteins emerged unequivocally in a land plant common ancestor and that their recruitment into the GA-perception module relies in the presence of a conserved transactivation domain co-opted by an ancestral GID1 receptor to act as a GA-dependent degron. Moreover, this transactivation domain seems to regulate DELLA-dependent transcriptional co-activation of selected target genes by recruitment of Mediator complexes through the MED15 subunit in all land plants. Finally, we have focused on understanding the functions of DELLA proteins in bryophytes, a clade with no GA signalling. We have uncovered the role of Marchantia polymorpha DELLA protein as a coordinator between growth and stress responses, suggesting that this function was already present in the DELLA protein of a land plant common ancestor and has been maintained for over 450 millions of years. / La realización de esta tesis doctoral ha sido posible gracias a una ayuda para contratos predoctorales FPU (FPU15/01756), dos Ayudas para Estancias Breves FPU (EST17/00237, IPS2, París; EST18/00400, WUR, Wageningen), una ayuda EMBO Short-Term (ASTF 8239, WUR, Wageningen), y la financiación MSCA H2020 RISE para desplazamientos en el contexto del proyecto SIGNAT (RISE Action 644435, PUC, Santiago). Así mismo, el grueso del trabajo experimental incluido ha sido financiado por el proyecto HUBFUN del MINECO (BFU2016-80621-P) / Hernández García, J. (2021). Ancestral Functions of DELLA Proteins [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/169370 / TESIS

Las pérdidas causadas por podredumbres durante la post-cosecha de frutos cítricos suelen suponer entre un 5 y un 10 % de la producción, siendo Penicillium digitatum el principal hongo patógeno, responsable de hasta el 80 % de las pérdidas causadas por podredumbres en frutos almacenados a temperatura ambiente. A pesar de la importancia económica de este patógeno nuestro conocimiento sobre los mecanismos de patogenicidad/ virulencia son muy escasos, en contraste con el avance experimentado en los últimos años en el conocimiento de las respuestas de defensa del fruto a la infección por este patógeno. Así, en el grupo de Fisiología y Biotecnología Postcosecha del IATA se está trabajando en la caracterización a nivel bioquímico y molecular de las respuestas de los frutos cítricos frente a la infección por P. digitatum y en el proceso de inducción de resistencia en frutos cítricos frente a la infección. Por este motivo en esta Tesis se han desarrollado un conjunto de herramientas esenciales para poder abordar la caracterización funcional de genes involucrados en virulencia/patogenicidad: transformación de P. digitatum mediada por Agrobacterium tumefaciens, utilización de la proteína verde fluorescente como marcadora, metodología para la obtención de mutantes de deleción de genes específicos, incluyendo mutantes nulos ¿ku80, vectores para silenciamiento génico mediante RNAi y la construcción de una genoteca de DNA genómico de P. digitatum. Se ha secuenciado y analizado el factor de transcripción PacC, que controla la expresión de un grupo de genes regulados por el pH ambiental. En P. digitatum se produce una acidificación del medio para adaptarlo al pH óptimo de su arsenal de enzimas. Se han obtenido mutantes de expresión constitutiva de PacC que presentan una disminución la capacidad infectiva en un 20 %. Mediante el empleo de técnicas de alto rendimiento se ha construido una genoteca substractiva de cDNA para obtener fragmentos de genes de P. digitatum que se inducen durante la infección de frutos de naranja y se ha analizado la expresión génica de los mismos y se ha elaborado una macromatriz conteniendo más de 1330 clones de la genoteca. El grupo de genes con mayor representación en la genoteca y con altos valores de inducción, corresponde a genes que codifican cinco proteasas diferentes. Además, en la genoteca substractiva también hay una alta representación de genes que codifican enzimas de degradación de la pared celular, y otras proteínas implicadas en glucólisis, respuesta a estrés o detoxificación. La ya demostrada importancia de las enzimas de degradación de la pared celular en la virulencia de hongos fitopatógenos, su abundancia y niveles de inducción en la macromatriz nos llevaron a estudiar más en profundidad algunos de estos genes (dos poligalacturonasas y una pectin liasa). Para comprobar su implicación en el proceso de infección se secuenciaron y se obtuvieron mutantes de P. digitatum en los que se eliminó el gen. La disminución de la virulencia de estos mutantes sobre frutos de naranja con respecto a la cepa silvestre fue de aproximadamente un 25 %. Del conjunto de genes relacionados con el metabolismo redox se seleccionó por su patrón de expresión el gen ris1, que codifica una naftaleno dioxigenasa posiblemente implicada en la detoxificación de compuestos aromáticos. A diferencia de los mutantes nulos en los genes de las poligalacturonasas o de la pectin liasa, los mutantes nulos ¿ris1 no presentaron ninguna alteración en su capacidad patogénica. / López Pérez, M. (2013). Estudio de los factores de patogenicidad/virulencia de Penicillium digitatum sobre frutos cítricos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34176