Silenciamiento sistémico inducido por pequeños RNAs artificiales en Nicotiana benthamiana

Abstract

Los pequeños RNAs (sRNAs), microRNAs (miRNAs) y sRNAs de interferencia (siRNAs), degradan específicamente moléculas de RNA de secuencia complementaria, proceso conocido como silenciamiento génico. En algunos casos, los miRNAs de 22 nucleótidos inducen la producción de siRNAs secundarios a partir sus RNAs diana, y estos siRNAs secundarios se desplazan por la planta a corta y larga distancia propagando el silenciamiento. Experimentos previos mostraron que la expresión transitoria en hojas de Nicotiana benthamiana del miRNA artificial (amiRNA) amiR-NbSu-2 de 21 nucleótidos frente al gen SULPHUR inducía silenciamiento sistémico (SS) en hojas jóvenes no agroinfiltradas, además de silenciamiento local, caracterizados por el amarilleamiento de los tejidos silenciados. Para averiguar las causas moleculares del SS se analizaron diversos sRNAs artificiales, tanto amiRNAs como siRNAs sintéticos (syn-tasiRNAs). Nuestros resultados muestran que el amiR-NbSu-2 es más eficiente produciendo SS que un syn-tasiRNA de secuencia idéntica, mientras que una versión de 22 nucleótidos del amiR-NbSu-2 es incapaz de inducir SS. En experimentos próximos, analizaremos el papel de la base en posición 3’ del amiR-NbSu-2 de 21 nucleótidos en el proceso de SS, y comprobaremos si amiR-NbSu-2 es capaz de inducir SS en plantas de N. benthamiana mutantes para genes implicados en la biogénesis de siRNAs secundarios.Small RNAs (sRNAs), microRNAs (miRNAs) and small interfering RNAs (siRNAs), are responsible for the sequence-specific degradation of highly sequence complementary RNA molecules, a process known as gene silencing. Some 22-nucleotide miRNAs can induce the production of secondary siRNAs from their target RNAs, and these secondary siRNAs can travel through the plant at short and long distances spreading the gene silencing. Previous experiments in our laboratory showed that the transient expression in Nicotiana benthamiana leaves of the 21-nucleotide artificial microRNA (amiRNA) amiR-NbSu-2 against the SULPHUR gene induced systemic silencing (SS) in young non-agroinfiltrated leaves, in addition to local silencing, characterized by the yellowing of silenced tissues. To study the molecular basis of SS, we functionally analysed various artificial sRNAs, both amiRNAs and synthetic trans-acting siRNAs (syn-tasiRNAs). Our results show that amiR-NbSu-2 is more efficient at producing SS than a syn-tasiRNA of identical sequence, whereas a 22-nucleotide version of amiR-NbSu-2 is unable to induce SS. In future experiments we will analyse the role of the 3 ' base of the 21-nucleotide amiR-NbSu-2 in the SS process, and we will study if amiR-NbSu-2 is capable of inducing SS in N. benthamiana mutant plants for genes involved in secondary siRNA biogenesis

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