Implementing tuneable circadian behaviors in a neurospora crassa hybrid oscillator
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2022
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Abstract
Los relojes circadianos están presenten a lo largo del árbol de la vida, y aunque los componentes moleculares exactos difieren entre las especies, estos comparten un diseño de circuito común: un elemento positivo que controla la expresión de un elemento negativo, el cual es capaz luego de inactivar al primero. En el hongo Neurospora crassa, estos componentes corresponden al factor de transcripción White Collar Complex y la proteína FREQUENCY, respectivamente. Para entender mejor aspectos topológicos de la circuitería de estos relojes, adoptamos una aproximación de Biología Sintética, analizando sistemáticamente módulos en cis para incrementar la complejidad transcripcional del elemento negativo, frq. De esta manera, primero probamos y mostramos la capacidad de generar un oscilador con un promotor mínimo de frq, que contiene solo clock-box (reconocida por White Collar Complex), el cual produce oscilaciones rítmicas y robustas. Luego, hemos analizado el efecto de agregar módulos transcripcionales en cis definidos que provienen de genes no circadianos combinados con clock-box. Es así que hemos generado cepas donde la transcripción de frq también responde a otras señales definidas (metabólicas y ambientales). Varias cepas resultantes que contienen una combinación sintética de entradas transcripcionales circadianas y no circadianas muestran un comportamiento rítmico y son entrenadas por diferentes regímenes cíclicos. Sorprendentemente, varios osciladores híbridos generados exhiben un período mayor a 24 horas en condiciones constantes, las cuales son transmitidas a su patrón de conidiación. Así, por ejemplo, hemos generado una cepa donde el reloj ahora responde a la presencia de celulosa y donde los niveles de este complejo sustrato pueden modular el período. Estos y otros enfoques brindan nuevos conocimientos sobre los mecanismos de relojería al tiempo que revelan un nivel genético inesperado y una plasticidad transcripcional de los circuitos circadianos y su capacidad para integrar, incluso cuando se ven obligados a hacerlo, programas transcripcionales complejos.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas mención Genética Molecular y Microbiología)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2022