Participación de la subunidad de la RNA polimerasa II, NRPB2 sobre el desarrollo de la raíz de Arabidopsis thaliana

Abstract

The MEDIATOR (MED) complex plays a key role in the control of gene expression, since it regulates the initiation of eukaryotic transcription through the recruitment and assembly of transcription factors on the enhancer elements, in addition to allowing the binding of RNA polymerase II (RNA Pol II) on the promoter regions. In the present study, we report the participation of the second largest subunit of RNA Pol II, namely NRPB2, in the regulation of root growth and development and its participation in cell regeneration through auxin-dependent signaling mechanisms and processes related to cell viability. The reduction of the expression of NRPB2 in Arabidopsis seedlings caused the arrest of the primary root growth and an increase in root hair density. This phenotype correlated with alterations in cell division and size, probably caused by a high accumulation of auxins at the root apex, evidenced by a strong and delocalized expression of the auxin gene marker DR5:GFP. In addition, specific molecular markers for the maintenance and identity of the stem cell niche (SCN) were analyzed. The expression of SCARECROW (SCR) and SHORT-ROOT (SHR) decreased in a time-dependent manner in the nrpb2-3 mutant, while that WOX5 expression was observed in a delocalized way and over time disappears. Analysis performed by confocal microscopy revealed that the nprb2-3 mutant seedlings showed cellular damage in the root meristem, which correlates with the expression of the cell regeneration marker, ERF115. Finally, we show that the nprb2-3 mutant plants were unable to carry out appropriate root tip regeneration after cutting when compared to wild plants. These data reveal that NRPB2 is an important component for cell viability and regeneration of the Arabidopsis root system.

El complejo MEDIADOR (MED) tiene una función importante en el control de la expresión génica, ya que regula el inicio de la transcripción en eucariontes a través del reclutamiento y ensamblaje de factores de transcripción sobre los elementos potenciadores, además de permitir la unión de la RNA polimerasa II (RNA Pol II) sobre las regiones promotoras del ADN. En el presente estudio, reportamos la participación de la segunda subunidad más grande de RNA Pol II, denominada NRPB2, sobre la regulación del crecimiento y desarrollo de la raíz de y su participación en la regeneración celular a través de mecanismos de señalización dependientes de auxinas y procesos asociados a la viabilidad celular. La reducción de la expresión de NRPB2 en plántulas de Arabidopsis provocó el arresto del crecimiento de la raíz primaria y un aumento de la densidad de los pelos radicales. Este fenotipo coincidió con las alteraciones en la división y el tamaño celular posiblemente causado por una alta acumulación de auxinas en el ápice de la raíz, evidenciado por una fuerte expresión del marcador DR5:GFP. Además, se analizaron marcadores moleculares específicos para el mantenimiento e identidad del nicho de células madre (SCN). La expresión de SCARECROW (SCR) y SHORT-ROOT (SHR) disminuyó de forma dependiente del tiempo en el mutante nrpb2-3, mientras que la expresión de WOX5 se observó de forma des-localizada y con el tiempo desaparece. Los análisis por microscopía confocal revelaron que las plántulas mutantes nprb2-3 presentan daño en el meristemo de la raíz, lo cual correlaciona con la expresión del marcador de regeneración celular ERF115. Finalmente, se encontró que las plantas mutantes nprb2-3 no regeneran la punta de la raíz después de realizarse el corte de las mismas, en comparación con las plantas normales. Estos datos tomados en su conjunto, sugieren un papel importante de la proteína NRPB2 en la viabilidad celular y la regeneración de la raíz de Arabidopsis.