En Drosophila melanogaster los genes homeóticos determinan la identidad de los segmentos que conforman el cuerpo de la mosca. Los genes del grupo trithorax (trxG) se requieren para mantener la expresión de los genes homeóticos mientras que los genes el grupo Polycomb (PcG) se requieren para mantener su silenciamiento. Algunas proteínas de ambos grupos funcionan en diferentes complejos modificadores y remodeladores de cromatina. BRAHMA es un complejo remodelador en Drosophila y dos de las subunidades que lo forman son las proteínas trxG Brahma y Osa. Brahma es la subunidad catalítica con actividad de ATPasa. Se ha propuesto que Osa está implicada en el reclutamiento del complejo a la cromatina. El complejo BRAHMA influye positivamente en la presencia de la RNA polimerasa II (PolII) en las etapas iniciales de su reclutamiento al promotor y durante la elongación.
Nosotros hemos identificado genes del trxG cuyas funciones modifican las funciones de la ATPasa Brahma. Uno de estos genes, tonalli (tna) codifica para la proteína TnaA. Recientemente demostramos que TnaA es una E3 ligasa de SUMO que puede SUMOilar a Osa. La SUMOilación es una modificación postraduccional cuyas funciones pueden ser aumentar la estabilidad, determinar la localización subcelular y/ó modificar la función ó la interacción de las proteínas SUMOiladas.
Por otro lado, se ha sugerido que TnaA podría facilitar la SUMOilación de la proteína del PcG Scm ("Sex combs on midleg"). Se ha demostrado que cuando Scm está SUMOilada la proteína abandona un elemento llamado "Polycomb Response Element" (PRE) y esto resulta en la falla del silenciamiento del gen homeótico Ultrabithorax.
Entonces, el papel de TnaA, podría ser facilitar la SUMOilación de alguno de sus blancos para favorecer el mantenimiento de la expresión de los genes homeóticos. Si la SUMOilación mediada por TnaA es sobre alguna proteína del trxG (p. ej. Osa u otras subunidades del complejo remodelador BRAHMA) podría facilitar el ensamblaje, el reclutamiento a la cromatina, la función ó la interacción de la proteína SUMOilada con sus interactores. Si TnaA facilita la SUMOilación de una proteína del PcG, la modificación por SUMO podría impedir ó contrarrestar su función ó facilitar la salida de la subunidad SUMOilada ó del complejo al que pertenece de la cromatina, para favorecer así la expresión de los genes homeóticos.
En esta propuesta planteamos estudiar la influencia de TnaA en el perfil de asociación a la cromatina de las proteínas Brahma y Osa en los cromosomas politénicos de larvas de tercer instar de Drosophila. También queremos estudiar si la presencia de la RNA polimerasa II (PolII) en alguna de las fases del ciclo transcripcional (iniciación ó elongación) es sensible a la dosis de TnaA. Finalmente proponemos estudiar si la proteína del PcG Scm se encuentra SUMOilada en fondos mutantes de TnaA, lo cual apoyaría la hipótesis de que TnaA sea la E3 ligasa de SUMO que define su modificación.

Con este proyecto pensamos contribuir a nivel de conocimiento básico en un aspecto novedoso que involucra a la SUMOilación en un mecanismo regulatorio de la Biología de los complejos remodeladores de la cromatina.
En particular contribuiremos en conocer si la SUMOilación puede influenciar el reclutamiento de subunidades del trxG del complejo BRAHMA a la cromatina y si TnaA es, como se ha propuesto, la E3 ligasa de SUMO de la proteína del PcG, Scm.
Los genes PcG y trxG se han estudiado desde hace varias décadas en la mosca de la fruta y en los últimos años se ha encontrado que están presentes en todos los organismos multicelulares incluyendo el hombre. Ambos grupos de proteínas regulan la expresión de los genes homeóticos que son claves en el desarrollo. El panorama adquirido en la última década revela que además estos grupos de proteínas están involucrados en otros procesos importantísimos de la Biología que incluyen el ciclo celular, el mantenimiento de la toti- ó pluripotencialidad de las células madre, la tumorigénesis, la regeneración, la regulación de la expresión genética durante la diferenciación y otros (SCHUETTENGRUBER et al. 2011). Por lo tanto las contribuciones de este proyecto podrán ser de utilidad a todos los grupos que están estudiando estas proteínas en Drosophila y en otros modelos.

Creemos que la información derivada de este proyecto podrá reflejarse en por lo menos dos ó tres publicaciones de alto impacto internacionales con arbitraje en los próximos tres años.
Por otro lado, a nivel de recursos humanos, este proyecto me dará la oportunidad de formar estudiantes (óptimamemente 1 de Licenciatura, 1 de Maestría y 2 de Doctorado).