Mecanismos moleculares y celulares que regulan la función del factor transcripcional CRzA en respuesta al estrés ambiental

Abstract

El objeto de estudio de esta tesis doctoral es el factor transcripcional con dedos de zinc CrzA en el hongo filamentoso modelo Aspergillus nidulans. El interés en los factores CRZ y sus rutas de señalización se debe a que median en la respuesta al estrés abiótico y participan en procesos de infección. Se continúa el trabajo iniciado en A. nidulans respecto a la maquinaria genética necesaria para la respuesta a estrés ambiental. CrzA fue descubierto mediante técnicas de genética en reverso y se determinó su papel específico en la respuesta al estrés por calcio y la alcalinidad del medio. En esta tesis se demuestra que CrzA transita entre el citoplasma y los núcleos del sincitio. Las señales ambientales a las que responde CrzA son presencia de calcio y alcalinización del medio. CrzA es una fosfoproteína que está en la célula en diferentes grados de modificación. La fosfatasa calcineurina es imprescindible en el proceso de señalización. La actividad quinasa opuesta no es única y se demuestra que al menos dos quinasas, CkiA y GskA, participan en este proceso. GskA fue caracterizada en el transcurso de esta investigación. Se determinó que CrzA es el único componente de la ruta que modifica su localización celular en respuesta a estrés. También se analizó la regulación transcripcional que debe mediar CrzA dentro del núcleo. Mediante muestreo genético clásico se caracterizó un elemento regulador de cromatina que media conjuntamente con CrzA la expresión de genes en la respuesta a pH alcalino, el represor transcripcional RcoA. Finalmente, el estudio transcripcional de genes que participan en el transporte intracelular de calcio permitió asignar una función positiva de CrzA sobre la expresión de dos genes cuyos productos participan en el transporte de calcio al interior de la vacuola ABSTRACT. The main focus of this thesis was a functional study of transcriptional factor CrzA in the filamentous fungus Aspergillus nidulans. The family of Calcineurin-zinc-finger factors, CRZ, and their signalling pathways are of general interest due to their key role in tolerance to abiotic stresses and fungal pathogenicity. In this work it is studied the regulatory pathway of CrzA in response to calcium and ambient pH alkalinisation. Molecular and cellular signalling of CrzA is analysed. Nucleo-cytoplasmic trafficking of CrzA is a major regulatory step. In resting cells CrzA locates in the cytoplasm and after abiotic-stress induction this factor is imported to nuclei. CrzA is a phosphoprotein which shows different stages of posttranslational modifications. Calcineurin dephosphorylation is required for proper signalling of CrzA. The opposed activity of calcineurin on CrzA is exerted by several kinases. Activities of casein kinase 1 homologue, CkiA, and of glycogen synthase kinase-3, identified for the first time in this thesis as GskA, are involved. In this signalling cascade, the transcription factor CrzA is the only component that significantly modifies its localization in response to stress. Once in the nuclei, CrzA mediates transcriptional regulation of genes required in calcium homeostasis and ambient pH adaptation. Using classical genetics it was determined a major role of chromatin organisation in the transcriptional regulation of those genes required for a proper response to alkalinity. Transcriptional corepressor RcoA, in combination with CrzA, is involved in tolerance to alkalinity by A. nidulans. Finally, to assess the role of CrzA in calcium homeostasis, the transcriptional profiles of intracellular calcium channels were analysed. At least two vacuolar calcium exchangers are transcriptionally regulated in a calcium- and CrzA-dependent manner. Determined by the extracellular calcium concentration, CrzA could be mediating opposite transcriptional effects, induction and repression, of these genes.