Tesis por compendio / [EN] Pelargonium line pattern virus (PLPV) is one of the most frequent viral agents in geranium. It's an icosahedral virus, with a monopartite, positive-sense, single-stranded RNA genome, lacking a cap structure at the 5' end and poly(A) tail at its 3' end. Its genomic RNA (gRNA) contains five genes that encode two proteins involved in replication, two proteins involved in movement, (MP1 and MP2), and a coat protein (CP) that also acts as viral suppressor of RNA silencing. The first two genes are translated from the gRNA whereas the remaining three are translated from the single subgenomic RNA (sgRNA) that the virus produces during infection. The PLPV belongs to the family Tombusviridae and presents unique characteristics such as: i) production of a sole sgRNA that is structural and functionally tricistronic, ii) presence of a non-AUG start codon (CUG or GUG) initiating the MP2 ORF, iii) absence of AUG codons in any frame between the AUG initiation codons of MP1 and CP genes, and iv) sequence-based phylogenetic clustering of all encoded proteins in separate clades from those of other family members. In this doctoral thesis we have tried, on the one hand, to further study the regulation of PLPV gene expression and, on the other hand, to obtain information on degradation processes to which its genome is subjected, particularly on those related to the mechanism of RNA silencing. The first objective in this work was to determine the mechanism and the viral RNA elements involved in the generation of the sgRNA of PLPV. An RNA-RNA interaction involving distant segments of the gRNA of plus polarity has been identified. Such long-range interaction seems to act in cis and specifically mediates the production of the negative strand of the sgRNA, a type of molecule easily detectable in infected tissue. These results together with the possibility of uncoupling the synthesis of negative and positive strands of the sgRNA and with the observation of sequence similarity between the 5' ends of the gRNA and the sgRNA (with promoter function in their complementary strands), suggest that PLPV follows a model of premature termination for the formation of its unique sgRNA. The second objective of this work was to identify the elements of the viral genome that are involved in its translation through a cap-independent mechanism. Transfection of N. benthamiana protoplasts with PLPV-based reporter constructs has allowed us to corroborate the functionality of the CITE in the context of both the gRNA and the sgRNA. Additionally, it has been shown that this element establishes a long-distance RNA-RNA interaction with the 5'-region of the corresponding RNA which is essential for its activity. Moreover, data that support the relevance of the CITE during the infectious cycle of the virus have been obtained. Finally, in order to gain information on the role of PLPV as inducer and target of RNA silencing that the plant triggers as a defense against the virus, we have characterized the viral small RNAs (vsRNAs) present in PLPV-infected N. benthamiana plants. High-throughput sequencing, computational analysis and molecular hybridization assays have shown that: i) vsRNAs of the PLPV accumulate in extraordinarily high proportions in infected tissue, ii) 21 and 22 nt vsRNAs are the most frequent ones, iii) the vsRNAs of positive and negative polarities are in similar proportions, and, iv) there is variability in the vsRNAs 5'-proximal nucleotide. These results have provided clues on the viral molecules that must act as substrates for the formation of the vsRNAs and, also, about the components of the silencing machinery of the host that are likely involved in the response against the virus. / [ES] El virus del arabesco del Pelargonium (PLPV) es uno de los agentes virales más frecuentes en geranio. Se trata de un virus icosaédrico, con un genoma monopartito de RNA de simple cadena y de polaridad positiva que carece de estructura cap en su extremo 5' y de cola poli(A) en su extremo 3'. Su RNA genómico (gRNA) contiene 5 genes que codifican dos proteínas implicadas en replicación, dos proteínas implicadas en movimiento, (MP1 y MP2), y una proteína de cubierta (CP) que funciona además como supresor del silenciamiento por RNA. Las dos primeras se traducen a partir del gRNA y las tres restantes lo hacen a partir de un único RNA subgenómico (sgRNA) que el virus produce en el curso de la infección. El PLPV pertenece a la familia Tombusviridae y presenta características peculiares como son: a) la generación de un solo sgRNA estructural y funcionalmente tricistrónico, b) la presencia de un codón de iniciación no canónico (CUG o GUG) en el gen de la MP2, c) la ausencia de codones AUG en cualquier pauta de lectura entre los codones de inicio AUG de los genes MP1 y CP, y d) la agrupación filogenética en un clado separado de otros miembros de la familia Tombusviridae. En esta tesis se ha pretendido, por una parte, profundizar en el estudio de las estrategias de regulación de la expresión génica del PLPV y, por otra, recabar información sobre los procesos de degradación a los que se encuentra sometido su genoma, particularmente sobre aquellos relacionados con el mecanismo de silenciamiento por RNA. El primer objetivo abordado en este trabajo ha sido determinar el mecanismo y los elementos del RNA viral implicados en la generación del sgRNA del PLPV. Se ha identificado una interacción entre segmentos alejados del gRNA de polaridad positiva, que actúa en cis y que media la producción de la cadena negativa del sgRNA, un tipo de molécula fácilmente detectable en tejido infectado. Estos resultados junto con la posibilidad de desacoplar la síntesis de cadenas negativas y positivas del sgRNA y con la observación de similitud de secuencia entre el extremo 5' del gRNA y del sgRNA (con una función promotora en las cadenas complementarias), sugieren que el PLPV sigue un modelo de terminación prematura para la formación de su único sgRNA. El segundo objetivo de este trabajo ha sido identificar los elementos del genoma viral que están implicados en su traducción a través de un mecanismo independiente de cap. Mediante trasfección de protoplastos de N. benthamiana con construcciones delatoras, se ha corroborado la presencia de un estimulador traduccional (CITE) tanto en el contexto del gRNA como del sgRNA. Adicionalmente, se ha constatado que este elemento establece una interacción RNA-RNA a larga distancia con la región 5' del RNA correspondiente que es esencial para su actividad. Asimismo, se han obtenido datos que apoyan la relevancia del CITE durante el ciclo infeccioso del virus. Por último, para intentar recabar información sobre el papel del PLPV como inductor y diana de mecanismos de silenciamiento por RNA disparados por la planta como defensa frente al virus, se han caracterizado los pequeños RNAs virales (vsRNAs) presentes en plantas de N. benthamiana infectadas. Mediante secuenciación masiva, análisis computacionales e hibridación molecular, se ha podido determinar que: a) los vsRNAs del PLPV se acumulan en proporciones extraordinariamente elevadas en tejido infectado, b) los vsRNAs de 21 y 22 nt son los mayoritarios, c) los vsRNAs de polaridad positiva y negativa están en proporciones similares, y d) existe variabilidad en el nucleótido 5'-proximal de los vsRNAs. Estos resultados han permitido obtener pistas acerca de las moléculas virales que deben actuar cómo sustratos para la formación de los vsRNAs y, también, acerca de los componentes de la maquinaria de silenciamiento del huésped que deben participar en la respuesta del mismo frente al virus. / [CA] El virus de l'arabesc del Pelargonium (PLPV) és un dels agents virals més freqüents en gerani. Es tracta d'un virus icosaèdric, amb un genoma monopartit de RNA de simple cadena i de polaritat positiva que manca d'estructura cap en el seu extrem 5', i de cua poli(A) en el seu extrem 3'. La seua RNA genòmic (gRNA) conté 5 gens que codifiquen dues proteïnes implicades en replicació, dues proteïnes implicades en moviment, (MP1 i MP2), i una proteïna de coberta (CP) que funciona a més com supresor del silenciamiento per RNA. Les dues primeres es tradueixen a partir del gRNA i les tres restants ho fan a partir d'un únic RNA subgenómico (sgRNA) que el virus produeix en el curs de la infecció. El PLPV pertany a la família Tombusviridae, i presenta característiques peculiars com són: a) la generació d'un sol sgRNA estructural i funcionalment tricistrònic, b) la presència d'un codó d'iniciació no canònic (CUG o GUG) en el gen de la MP2, c) l'absència de codons AUG en qualsevol pauta de lectura entre els codons d'inici AUG dels gens MP1 i CP, i d) l'agrupació filogenètica en un clade separat d'altres membres de la família Tombusviridae. En aquesta tesi s'ha pretès, d'una banda, aprofundir en l'estudi de les estratègies de regulació de l'expressió gènica del PLPV i, per una altra, recopilar informació sobre els processos de degradació als quals es troba sotmès el seu genoma, particularment sobre aquells relacionats amb el mecanisme de silenciament per RNA. El primer objectiu abordat en aquest treball ha sigut determinar el mecanisme i els elements del RNA viral implicats en la generació del sgRNA del PLPV. S'ha identificat una interacció entre segments allunyats del gRNA de polaritat positiva, que actua en cis i que intervé en la producció de la cadena negativa del sgRNA, un tipus de molècula fàcilment detectable en teixit infectat. Aquests resultats juntament amb la possibilitat de desacoblar la síntesi de cadenes negatives i positives del sgRNA i amb l'observació de similitud de seqüència entre l'extrem 5' del gRNA i del sgRNA (amb una funció promotora en les cadenes complementàries), suggereixen que el PLPV segueix un model de terminació prematura per a la formació del seu únic sgRNA. El segon objectiu d'aquest treball ha sigut identificar els elements del genoma viral que estan implicats en la seua traducció a través d'un mecanisme independent de cap. Mitjançant trasfección de protoplastos de N. benthamiana amb construccions delatores, s'ha corroborat la presència d'un estimulador traduccional (CITE) tant en el context del gRNA com del sgRNA. Addicionalment, s'ha constatat que aquest element estableix una interacció RNA-RNA a llarga distància amb la regió 5' del RNA corresponent que és essencial per a la seua activitat. Així mateix, s'han obtingut dades que recolzen la rellevància del CITE durant el cicle infecciós del virus. Finalment, per intentar recopilar informació sobre el paper del PLPV com inductor i diana de mecanismes de silenciament per RNA disparats per la planta com a defensa davant del virus, s'han caracteritzat els xicotets RNAs virals (vsRNAs) presents en plantes de N. benthamiana infectades. Mitjançant seqüenciació massiva, anàlisis computacionals i hibridació molecular, s'ha pogut determinar que: a) els vsRNAs del PLPV s'acumulen en proporcions extraordinàriament elevades en teixit infectat, b) els vsRNAs de 21 i 22 nt són els majoritaris, c) els vsRNAs de polaritat positiva i negativa estan en proporcions similars, i d) existeix variabilitat en el nucleòtid 5'-proximal dels vsRNAs. Aquests resultats han permès obtenir pistes sobre les molècules virals que han d'actuar com substrats per a la formació dels vsRNAs i, també, sobre els components de la maquinària de silenciament de l'hoste que han de participar en la resposta del mateix enfront del virus. / Blanco Pérez, M. (2016). Análisis de procesos de transcripción, traducción y degradación del virus del arabesco del Pelargonium [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63452 / Compendio

Els oòcits de vertebrats es troben aturats a la profase I de la primera meiosi (PI). Durant el procés anomenat oogènesi, els oòctits sintetitzen i emmagatzemen grans quantitats d'ARN missatgers(ARNm)que els seran necessaris per la compleció de la meiosi.I,per posteriorment, aturar-se de nou a la metafase de la segona divisió meiòtica (MII) per l'activitat del factor citostàtic(CSF).D'aquestes divisions en destaca el fet que transcorren en absència de transcripció, i per tant depenen totalment en l'activació traduccional dels ARNm anteriorment esmentats que han estat acumulats durant l'oogènesi. L'activació traduccional d'aquests missatgers és principalment induïda per l'elongació de les cues d'adenines(cues de poli(A)), aquest procés és mediat per les seqüències de poliadenilació citoplasmàtiques (CPE)presents a la regió 3' no tradudïda (3'UTR)dels ARNm. El moment i la longitud de la poliadenilació dels ARNm que contenen CPEs estan finament regulats, de manera que en combinació amb la degradació de proteïnes, s'estableixen els patrons específics d'expresió de les proteïnes que condueixen la meiosi (Shmitt et al., 2002; de Moor and Richter, 1997; Ballantyne et al., 1997; Mendez et al., 2002; Charlesworth et al., 2002). Fins a la data, no s'havia descrit que la deadenilació (escurçament de la cua de poli(A)) fos necessària per la progressió meiòtica. En aquesta tesi s'ha descrit, a partir d'un cribatge d'abast genòmic, una ruta de retroalimentació negativa requerida per a la sortida de la primera metafase meiòtica. La nova ruta identificada, a més té la particularitat d'actuar a nivell traduccional regulant l'expressió de proteïnes que participen directament en la progressió meiòtica. L'element central d'aquesta nova ruta és la proteïna C3H-4, que a la vegada és regulada per poliadenilació citoplasmàtica. C3H-4 crea la retroalimentació negativa interaccionant amb elements ARE de les regions 3'UTR, promovent la deadenilació del ARNm al qual s'uneix. D'entre les seves dianes hem identificat Emi1 i Emi2, ambdós reguladors de l'activitat de l'APC/C, crítica per la divisió cel·lular.

La Transició Epiteli-Mesènquima és el mecanisme pel qual les cèl·lules epitelials generades en regions particulars, poden dissociar-se de l'epiteli i migrar cap a nous destins, gràcies a uns canvis morfològics que transformen les cèl·lules epitelials en cèl·lules mesenquimals. Aquest procés fonamental durant el desenvolupament, també és rellevant en la progressió de tumors epitelials malignes i en tots dos casos les cèl·lules perden cohesió i adhesió i guanyen mobilitat. Aquests processos morfogènics impliquen una reorganització important del citoesquelet que serà incompatible amb un estat proliferatiu actiu, fins que les cèl·lules necessitin colonitzar un nou territori.Snail és un factor clau en la regulació dels processos EMT, tant en el desenvolupament com en la progressió tumoral gràcies a la seva capacitat de reprimir directament la transcripció de gens epitelials i promoure l'expressió de gens mesenquimals. Uns clons estables de dues línies cel·lulars epitelials, generats en el nostre grup proliferaven més lentament a l'expressar Snail de manera que ens vam proposar descriure el mecanisme utilitzat per Snail per fer disminuir la taxa de proliferació cel.lular al ser expressat ectòpicament en cèl.lules en cultiu que havien patit una EMT.Els resultats d'aquesta tesi indiquen que Snail bloqueja el cicle cel·lular al ser expressat en cèl·lules epitelials fent que disminueixin els nivells de proteïna CDC25A, fosfatasa que pot activar els complexes CDK-ciclina implicats en la progressió per diverses etapes del cicle. Els nostre estudi suggereix que Snail reté el mRNA de CDC25A al nucli, impedint que sigui exportat i traduit.

El inmunosupresor FK506 (Tacrolimus, Prograf) ha incrementado la tasa de supervivencia del trasplante de órganos. FK506 ejerce su acción inmunosupresora mediante la inhibición de la fosfatasa calcineurina en células T activadas. Desgraciadamente, la terapia con FK506 está asociada con efectos no terapéuticos indeseados, entre los que destaca la diabetes, que implican otras dianas distintas de calcineurina. Para identificar estas dianas hemos estudiado la toxicidad celular de FK506 en la levadura de gemación Saccharomyces cerevisiae. FK506 aumentó la sensibilidad de la levadura a estrés osmótico de un modo independiente de calcineurina y las proteínas de unión a FK506. FK506 también indujo un fuerte ayuno de aminoácidos y la activación de la ruta de control general de nutrientes (GCN). La prototrofía de triptófano o el exceso de triptófano eliminó la toxicidad de FK506, lo que muestra que el ayuno de triptófano media este efecto. La mutación de los genes GCN3 y 4 alivió parcialmente la toxicidad de FK506, lo que sugiere que la activación de la ruta GCN por FK506 también está implicada en la tolerancia osmótica. FK506 reforzó la fosforilación de la kinasa Hog1p dependiente de estrés osmótico pero sin inducción de un reportero dependiente de Hog1p. Interesantemente, la interrupción del gen GCN2 suprimió la hiperfosforilación de Hog1p dependiente de FK506 y restauró la actividad del reportero dependiente de Hog1p. A la inversa, la interrupción del gen HOG1 afectó a la activación de Gcn2p y traducción de un reportero GCN4-lacZ dependientes de FK506. Esto pone de manifiesto la existencia de una interacción funcional entre las kinasas Gcn2p y Hog1p. En conjunto estos datos demuestran que tanto el ayuno de aminoácidos como la activación de la ruta GCN inducidos por FK506 contribuyen a la sensibilidad celular a estrés osmótico y revelan un bucle regulador positivo entre las rutas GCN y HOG. Dada la naturaleza conservada de estas rutas, este mecanismo de toxicidad de FK506 / Rodríguez Hernández, CJ. (2006). Identificación de nuevos mecanismos moleculares del inmunosupresor FK506 en Saccharomyces cervisiae [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1849

Beta-lapachona ( -lap) es un agente antitumoral que induce apoptosis selectivamente en células tumorales. El mecanismo preciso de citotoxicidad de -lap no es aún completamente comprendido. Aquí reportamos que -lap produce un retraso en la progresión del ciclo celular en la transición G1/S, aumenta la fosforilación de la quinasa de control Rad53p y disminuye la supervivencia celular en la levadura de gemación Saccharomyces cerevisiae. Además, -lap induce la fosforilación de histona H2A en la posición serina 129. Estas respuestas de control de ciclo son reguladas por las quinasas Mec1p y Tel1p. Mec1p se requiere para la fosforilación de Rad53p/histona H2A y supervivencia celular tras tratamiento con -lap en cultivos asincrónicos, pero no para el retraso en la transición G1/S. La mutación tel1 aumenta la sensibilidad a -lap en una cepa defectiva en mec1, y compromete las respuestas de los puntos de control de ciclo. La fosforilación de Rad53p y el retraso en G1/S son completamente dependientes de un complejo Mre11p-Rad50p-Xrs2p (XMR) funcional, y mutantes en el complejo XMR son extremadamente sensibles al tratamiento con -lap. Finalmente, XRS2 y TEL1 trabajan epistáticamente respecto a la sensibilidad a -lap y Xrs2p se fosforila en un modo dependiente de Tel1p tras el tratamiento. El tratamiento con -lap también genera la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), la cual es bloqueada eficientemente por dicumarol, un inhibidor de NADH deshidrogenasas (NADH-DH). El tratamiento con dicumarol no afecta a la viabilidad ni a las respuestas de control activadas por la droga. Identificamos un mutante, defectivo en la NADH-DH mitocondrial Nde2p, que es resistente a la toxicidad de -lap. -lap induce la producción de ROS en este mutante, sin afectar la viabilidad o la progresión de ciclo. El mutante nde2 presenta un retraso en la entrada en fase S del ciclo celular, e hipersensibilidad a agentes que dañan el ADN. Nuestros datos indican que Nde2p es un determ / Menacho, MA. (2007). Mecanismos moleculares involucrados en la citotoxicidad del agente antitumoral beta-lapachona [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1877

La progresión meiótica y el desarrollo embrionario temprano están programados, en parte, por la activación tradcuccional de mRNAs maternos como lo son los que codifican para las proteinas de ciclina B1 o mos. Estos mRNAs no son traducidos al mismo tiempo ni en el mismo lugar. Por lo contrario, su traducción está especificamente regulada por elementos de poliadenilación citoplasmática (CPEs) presentes en sus 3'UTRs. Los elementos CPEs reclutan a la proteina de unión a CPE (CPE-binding protein CPEB (Colegrove-Otero et al., 2005; de Moor et al., 2005; Mendez and Richter, 2001; Richter, 2007)). Esta proteina de unión al RNA no sólo determina cuándo y en qué medida un mRNA será activado traduccionalmente por poliadenilación citoplasmática (Mendez et al., 2000a; Mendez et al., 2000b; Mendez et al., 2002) sino que también participa, junto con el represor de la traducción Maskin, en el transporte y la localización de sus mRNAs diana hacia los sitios de localización subcelular donde su traducción ocurrirá (Huang et al., 2003; Huang and Richter, 2004). Durante el desarrollo embrionario de Xenopus, CPEB se encuentra localizada en el polo animal de los oocitos y más tarde, sobre el huso mitótico y centrosomas en el embrión (Groisman et al., 2000). Se ha demostrado que embriones de Xenopus inyectados con agentes que interrumpen la traducción dependiente de poliadenilación citoplasmática, detienen la división celular y presentan estructuras mitóticas anormales (Groisman et al., 2000). En este trabajo que derivó en mi tesis doctoral, hemos demostrado que la activación traduccional localizada en el huso mitótico de mRNAs regulados por CPEB que codifican para proteinas con una conocida función en aspectos estructurales del ciclo celular como la formación del huso mitótico y la segregación cromosómica, es esencial para completar la primera división meiótica y para la correcta segregación cromosómica en oocitos de Xenopus.

L´apoptosi, o mort cel.lular programada, és un procés actiu que mobilitza els recursos cel.lulars amb l´objectiu de mantenir l´homeostasi de l´organisme a expenses del suïcidi de cèl.lules individuals. Diferents estudis han mostrat un increment de l´activiat d´algunes cdk, especialment Cdk1 i Cdk2, en correlació amb la progressió dels primers estadis apoptòtics. En el nostre laboratori l´estudi de l´apoptosi en timòcits, els quals no tenen una activitat cdk significativa degut a l´aturada del cicle cel.lular en G1, demostren que la inducció de l´activitat de Cdk2 després del tractament amb radiació gamma o amb glucocorticoides és necessària per l´inici de l´apoptosi. Mentre cap de les ciclines conegudes sembla ser la proteïna activadora de Cdk2 en apoptosi, en el nostre laboratori hem identificat un nou membre de la família de les ciclines, denominada Ciclina O, capaç d´activar aquesta kinasa in vivo en línies cel.lulars. L´expressió d´aquesta nova ciclina en el timus, i altres teixits, s´indueix ràpidament després del tractament amb radiació gamma i coincideix amb l´aparició de l´apoptosi. Aquests resultats posicionen la Ciclina O com a millor candidat a ser l´activador de Cdk2 necessari per induïr la mort cel.lular programada en el timus, i probablement també en altres òrgans. / The apoptosis, also called programmed cell death, is an active process able to use the cellular mechanisms to kill individual cells in order to keep the functional homeostasis of the whole organism. Different studies had shown a correlation between the first apoptotic events and the induction of some cdk proteins, particularly Cdk1 and Cdk2. The studies of thymocytes in our laboratory, wich lacks the most amount of cdk activity related to the cell cycle because of its arrest in G1, had shown that the induction of Cdk2 activity after the treatment with gamma radiation or glucocorticoids is a necessary step for the apoptosis induction. While any of the cyclins described at the moment seems to be the Cdk2 activator for apoptosis a new member of the cyclin family able to activate the kinase Cdk2 in vivo in cell lines has been identified in our laboratory. The expresion of this cyclin, known as Cyclin O, is quickly induced in the thymus after the treatment with gamma radiation and correlates with the induction of apoptosis. These results position Cyclin O as the best candidate to activate Cdk2 and inuce the programmed cell death in the thymus, and probably other tissues.