Caracterización molecular de ust1, un factor de transcripción con múltiples funciones en el hongo fitopatógeno ustilago maydis

Resumen

Ustilago maydis, el agente causal del carbón del maíz, es un hongo dimórfico que alterna entre una forma en levadura con un modo de vida saprófito, y la forma infecciosa que presenta crecimiento filamentoso y solo puede desarrollarse en la planta. El particular ciclo de vida de U. maydis ha propiciado su uso como organismo modelo para el análisis molecular del parasitismo obligado en hongos patógenos de plantas; es completamente dependiente del huésped para completar su ciclo de vida pero la forma en levadura es fácilmente manipulable en condiciones de laboratorio. La planta de maíz responde a la colonización por U. maydis produciendo tumores. En el interior de los mismos se produce una proliferación masiva del hongo y éste completa su ciclo sexual, generándose esporas sexuales melanizadas, las teliosporas. Previamente hemos identificado una proteína reguladora (Ust1), codificada por el gen um15042, con funciones críticas tanto en el control de morfogénesis como de la virulencia. Ust1 pertenece a la familia de factores de transcripción de tipo APSES y es la primera proteína de esta clase caracterizada funcionalmente en el phylum Basidiomycota. En este trabajo se ha avanzado en la caracterización funcional de Ust1 utilizando para ello múltiples aproximaciones experimentales. Los resultados obtenidos han permitido determinar que: (1) en U. maydis los procesos de desarrollo y virulencia son dependientes de la regulación precisa de la actividad de Ust1, de su correcta inducción y represión a lo largo de las diversas etapas del ciclo de vida; (2) el marcaje fluorescente de Ust1, mediante su fusión post-traduccional a mCherry, reveló una fuerte acumulación en el núcleo en varios estadios del ciclo de vida de U. maydis, en consonancia con su papel como factor de trascripción implicado en la regulación de múltiples procesos; (3) sin embargo, Ust1::mCherry no se detectó durante ciertos estadios específicos del desarrollo patogénico, lo que indica que la represión de la actividad de Ust1 es parte del programa normal de desarrollo en la planta; (4) Ust1 fue capaz de regular genes diana de StuA en Aspergillus nidulans, revirtiendo parcialmente las alteraciones morfológicas del conidióforo en cepas stuA-; (5) secuencias de ADN de tipo StRE (StuA response element: A/TCGCGT/ANA/C), presentes en las regiones promotoras putativas de ust1 mostraron afinidad in vitro por proteína/s reguladoras de U. maydis, lo que sugiere que este gen está regulado a nivel transcripcional; (6) sin embargo, la pérdida de la regulación a nivel transcripcional de ust1 tuvo un efecto menor en los procesos controlados por la actividad de Ust1, algo inusual dentro de la familia de proteínas APSES; (7) Ust1 está sujeto a una regulación post-traduccional mediada por procesos de fosforilación, pero a diferencia de otras proteínas APSES caracterizadas en Ascomycotas, no es diana de la ruta del AMPc. Por tanto, aunque existe una considerable conservación funcional entre Ust1 y sus ortólogos caracterizados en Ascomycotas, también se observan importantes diferencias, especialmente en lo que se refiere a los mecanismos y rutas que regulan su actividad.