dc.contributor
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Biologia Animal, de Biologia Vegetal i d'Ecologia
dc.contributor.author
Gil Rodríguez, Sergio
dc.date.accessioned
2020-09-25T09:08:07Z
dc.date.available
2020-09-25T09:08:07Z
dc.date.issued
2019-11-14
dc.identifier.isbn
9788449091568
en_US
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/10803/669601
dc.description.abstract
En la mayoría de los organismos estudiados, el reloj circadiano mantiene ritmos en fisiología,
metabolismo y desarrollo en sintonía con los cambios medioambientales que suceden durante los
ciclos diurnos y nocturnos. En plantas, el reloj circadiano regula la correcta periodicidad de
muchos procesos cruciales como las respuestas a un gran número de estreses abióticos y bióticos.
En esta Tesis Doctoral, hemos estudiado la conexión entre el reloj circadiano y la vía de respuesta
al daño y reparación del DNA (DNA Damage and Repair (DDR)) en respuesta al daño de doble
cadena del DNA (double strand breaks (DSBs)). Los resultados obtenidos indican que el reloj
circadiano rítmicamente regula las respuestas biológicas y moleculares frente a los DSBs. También
identificamos al foto-receptor de luz azul CRYPTOCHROME 2 (CRY2) como regulador clave en la
repuesta DDR. En respuesta a los DSBs inducidos por la droga bleomicina, nuestros comet assays
realizados a diferentes momentos del ciclo diurno mostraron que los DSBs disminuyen por la
noche en comparación con los DSBs durante el día. Además, la actividad de los promotores y
expresión del mRNA de genes cruciales en la respuesta DDR mostraron oscilaciones rítmicas y
robustas con un pico máximo en la noche. Los resultados sugieren que los mecanismos de
reparación del DNA podrían estar favorecidos en la noche. La función circadiana no sólo controla
transcripción si no también modificaciones post-traduccionales como la parilación de las
proteínas. Nuestros estudios mostraron que la sobre-expresión y mutación de un número de
genes del reloj circadiano modifica los ritmos de la respuesta DDR. Sin embargo, con algunas
excepciones, la expresión de la mayoría de los genes clave del reloj no presenta importantes
cambios en respuesta a los tratamientos con bleomicina. Nuestros estudios también mostraron
que la desregulación del foto-receptor CRY2 altera el grado de formación de los DSBs y la
expresión transcripcional de genes clave en la respuesta DDR como POLY-(ADP-RIBOSE)
POLYMERASE 2 (PARP2) y RAD ASSOCIATED WITH DIABETES 51 (RAD51). La regulación podría
suceder mediante la interacción directa de CRY2, ya que ensayos de immunoprecipitación de la
cromatina revelaron enriquecimiento de la proteína CRY2 en varios loci de genes importantes de
la DDR, que incluyen PARP2 y POLY-(ADP-RIBOSE) GLYCOHYDROLASE 1 (PARG1 or TEJ). La correcta
expresión y función de CRY2 es también importante en la formación de una clase particular de
estructuras secundarias del DNA o híbridos de DNA-RNA conocidos como R-loops. Los resultados
que conectan CRY2 con los híbridos de DNA-RNA en los genes de la respuesta DDR son relevantes,
ya que los R-loops han sido previamente conectados con la localización y reparación de los DSBs.
Mediante el uso de plantas con la función de CRY2 alterada también hallamos que la muerte
celular programada y la aparición de hojas verdaderas en respuesta a los DSBs, requieren una
correcta expresión y función de CRY2. Por lo tanto, nuestros estudios demuestran una regulación
circadiana de la DDR en Arabidopsis thaliana. Esta regulación podría ser relevante para proteger
el DNA en momentos en los que es más vulnerable como durante la replicación, que en varios
organismos incluidas las plantas, sucede cuando anochece o durante la noche. Nuestros estudios
también sugieren que la función de CRY2 en la respuesta DDR podría llevarse a cabo mediante
cambios en la compactación de la cromatina y la formación de R-loops.
en_US
dc.description.abstract
In most organisms examined to date, the circadian clock sustains rhythms in physiology,
metabolism and development in tune with the environmental changes that occur during the day
and night cycle. In plants, the circadian clock controls the proper timing of many essential
processes including among others plant responses to a number of abiotic and biotic stresses. In
this Doctoral Thesis, we aimed to study the connection between the circadian clock and the DNA
Damage and Repair (DDR) response triggered by DNA double strand breaks (DSBs). We found that
the circadian clock rhythmically regulates molecular and biological responses to DSBs. We also
identified the blue-light photoreceptor CRYPTOCHROME 2 (CRY2) as an important regulator of the
DDR response. Upon DSB formation by the drug bleomycin, our comet assays performed at
different times during the diurnal cycle showed that DSBs are decreased at night compared to
DSBs during the day. In addition, the promoter activity and mRNA expression of key DDR genes
followed robust rhythmic oscillations with a peak during the night. The results suggest that DNA
repair mechanisms might be enhanced at night. The circadian function not only controls
transcription but also post-translational modifications such as protein parylation. Our studies
showed that over-expression and mutation of a number of circadian clock genes alter the rhythms
of the DDR response. However, with some exceptions, the expression of most key clock genes is
not importantly affected by bleomycin treatment. Our studies also showed that miss-expression
of the photoreceptor CRY2 affects the degree of DSB formation and the transcriptional expression
of key DDR response genes including the POLY-(ADP-RIBOSE) POLYMERASE 2 (PARP2) and RAD
ASSOCIATED WITH DIABETES 51 (RAD51). The regulation might occur through direct binding as
chromatin immunoprecipitation assays revealed the enrichment of CRY2 protein at several key
DDR loci including PARP2 and POLY-(ADP-RIBOSE) GLYCOHYDROLASE 1 (PARG1 or TEJ). Proper
expression and function of CRY2 is also important for the formation of a particular class of DNA
secondary structure or DNA-RNA hybrids known as R-loops. The results connecting CRY2 with
DNA-RNA hybrids at the DDR response genes are relevant as R-loops have been previously
connected with DSB localization and repairing. By using plants miss-expressing CRY2 we also
found that programmed cell death and true leaf emergence in response to DSBs also require
proper expression and activity of CRY2. Altogether, our results demonstrate an important role for
the circadian clock regulating the timing of the DDR response in Arabidopsis thaliana. This
regulation might be relevant for protecting the DNA at a very sensitive time such as during
replication, which in several organisms including plants is timed to occur at dusk or during the
night. Our studies also suggest that CRY2 function in the DDR response might occur through
changes in chromatin compaction and R-loop formation.
en_US
dc.format.extent
153 p.
en_US
dc.format.mimetype
application/pdf
dc.language.iso
eng
en_US
dc.publisher
Universitat Autònoma de Barcelona
dc.rights.license
L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rights.uri
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
*
dc.source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subject
Rellotge circadià
en_US
dc.subject
Reloj circadiano
en_US
dc.subject
Circadian clock
en_US
dc.subject
Dany del DNA
en_US
dc.subject
Daño del DNA
en_US
dc.subject
DNA damage
en_US
dc.subject
Arabidopsis thaliana
en_US
dc.subject.other
Ciències Experimentals
en_US
dc.title
Functional characterization of the connection between the circadian clock and the DNA damage and repair response in Arabidopsis thaliana
en_US
dc.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.contributor.authoremail
serffest55@hotmail.com
en_US
dc.contributor.director
Mas Martínez, Paloma
dc.embargo.terms
cap
en_US
dc.rights.accessLevel
info:eu-repo/semantics/openAccess