Caracterización funcional del uORF del gen poliamino oxidasa-2 (PAO2) de Arabidopsis thaliana

Abstract

"The 5´-untranslated region of an mRNA contains control signals that modulate the translational efficiency that can result in rapid changes to the proteome. Approximately 30% of Arabidopsis cDNAs possess an upstream open reading frame (uORF); nevertheless their impact on translation has been studied in detail in relatively few cases. The flavin-containing polyamine oxidases (PAOs; EC 1.5.3.3) catabolize oxidative deamination of spermidine and spermine, thus contributing to polyamine homeostasis as well as in diverse biological processes through their reaction products. In A. thaliana genome five genes encoding PAOs have been identified, of these AtPAO2 and AtPAO3 transcripts possess an uORF. In this study, we characterized the uORF of AtPAO2 gene using the GUS reporter gene. Transgenic lines harboring the native AtPAO2 promoter or the constitutive CaMV 35S promoter showed that the uORF negatively affects GUS expression. Exogenous applications of polyamines positively modulate GUS expression, thus alleviating the negative effect of AtPAO2 uORF, while treatments with MGBG inhibitor show an opposite effect. These results suggest that the uORF-mediated regulation of the AtPAO2 is modulated by polyamines. In addition, we present a comparative in silico study of the putative uORFs identified in several plant transcripts encoding polyamine oxidases. This suggests that uORF might constitute an important mechanism of translational regulation of PAO genes. Moreover, the fact that uORFs are commonly found in polyamine pathway suggests that uORF-mediated control mechanisms might finely modulate the intracellular concentration of PAs in plant development and stress responses."

"La región no-traducida 5´ de un mRNA tiene señales de control que modulan la eficiencia traduccional, lo que resulta en un cambio rápido en el proteoma. Aproximademente 30% de los cDNAs de Arabidopsis presentan un marco de lectura abierta río arriba (uORF); sin embargo su impacto en la traducción se ha estudiado en detalle en relativamente pocos casos. Las poliamino oxidasas dependientes de flavín adenín dinucleótido (PAOs; EC 1.5.3.3) catabolizan la desaminación oxidativa de la espermidina y espermina, contribuyendo de este modo a la homeostasis de las poliaminas así como en diversos procesos biológicos a través de sus productos de reacción. En el genoma de A. thaliana se han identificado cinco genes que codifican para PAOs, de estos los transcritos AtPAO2 y AtPAO3 poseen un uORF. En este estudio, caracterizamos el uORF del gen AtPAO2 utilizando el gen reportero GUS bajo el control del promotor endógeno AtPAO2 y bajo el control del promotor constitutivo CaMV 35S. Con ambos promotores, el uORF afectó negativamente la expresión de GUS. Las poliaminas exógenas modularón positivamente la expresión de GUS, mitigando así el efecto negativo del uORF de AtPAO2, mientras que la aplicación del inhibidor MGBG causó un efecto opuesto. Estos resultados sugieren que la regulación mediada por el uORF de AtPAO2 es modulada por poliaminas. Además, presentamos un análisis in silico de los uORFs identificados en varios transcritos de poliamino oxidasas de las plantas. Estos datos sugieren que los uORFs podrían constituir un mecanismo importante de regulación traduccional de los genes PAO. Además, el hecho de que los uORFs sean comúnmente identificados en la ruta de las poliaminas sugiere que los mecanismos de control mediados por un uORF podrían modular la concentración intracelular de poliaminas durante el desarrollo y las respuestas ante el estrés de las plantas."