El RNA no codificante EIN2 modula la respuesta de dos fitohormonas en plantas

Abstract

Las plantas poseen complejas redes regulatorias que integran diversas señales hormonales, ambientales y del desarrollo para coordinar su crecimiento y su adaptación al ambiente. Entre los componentes de estas redes regulatorias se encuentran los RNAs largos no codificantes (lncRNAs, de sus siglas en inglés), moléculas capaces de modular la expresión génica mediante su interacción con proteínas, otros RNAs o regiones del DNA. A pesar de su creciente caracterización, su origen evolutivo y sus características estructurales en plantas aún han sido poco estudiados. En este trabajo se caracterizaron dos lncRNAs asociados con genes reguladores en Arabidopsis thaliana: el lncRNA localizado río abajo del gen ETHYLENE INSENSITIVE 2 (EIN2) (AT5G03285) y el lncRNA intergénico asociado a TBP2, (TALIR). La caracterización funcional de AT5G03285 mostró que las líneas mutantes knockdown presentan alteraciones en la respuesta al ET, incluido un fenotipo intermedio de triple respuesta y respuestas alteradas a la fitohormona ABA. Asimismo, líneas reporteras del promotor de AT5G03285, revelaron patrones de expresión específico de tejido y de respuesta a hormonas. Los análisis comparativos de sintenia indicaron que el locus de AT5G03285 se encuentra conservado en múltiples especies de plantas, especialmente en angiospermas, manteniendo su proximidad genómica con EIN2. Aunque la conservación nucleotídica es limitada, se identificaron regiones conservadas con pequeños marcos de lectura (sORF), y los análisis de estructura secundaria revelaron estructuras tallo-asa potencialmente implicadas en la interacción RNA-EIN2. Finalmente, TALIR mostró conservación de sintenia dentro del orden Brassicales, así como evidencias de conservación estructural y regulatoria en su región promotora. En conjunto, estos resultados sugieren que los lncRNAs asociados con genes reguladores centrales pueden modular las respuestas hormonales, del desarrollo y de adaptación en plantas.

Plants possess complex regulatory networks that integrate hormonal, environmental, and developmental signals to coordinate growth and adaptation to their environment. Among the components of these regulatory networks are long non-coding RNAs (lncRNAs), molecules capable of modulating gene expression through interactions with proteins, other RNAs or DNA regions. Despite their increasing characterization, the evolutionary origin and structural features of many plant lncRNAs remain poorly understood. In this work, two lncRNAs associated with regulatory genes in Arabidopsis thaliana were characterized: the lncRNA located downstream of the ETHYLENE INSENSITIVE 2 (EIN2) gene (AT5G03285) and the intergenic lncRNA associated with TBP2 (TALIR). Functional characterization of AT5G03285 revealed that knockdown mutant lines exhibit altered ethylene responses, including an intermediate triple-response phenotype and modified responses to the phytohormone ABA. In addition, reporter lines carrying the AT5G03285 promoter revealed tissue-specific expression patterns and regulation in response to hormonal signals. Comparative synteny analyses indicated that the AT5G03285 locus is conserved across multiple plant species, particularly among angiosperms, maintaining its genomic proximity to EIN2. Although overall nucleotide conservation is limited, conserved regions containing small open reading frames (sORFs) were identified, and secondary structure analyses revealed stem–loop structures potentially involved in RNA–EIN2 interactions. Finally, TALIR showed synteny conservation within the order Brassicales, as well as evidence of structural and regulatory conservation in its promoter region. Together, these results suggest that lncRNAs associated with key regulatory genes may play important roles in modulating hormonal signaling, development, and environmental adaptation in plants.