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AUXINAS (del griego auxein: aumentar o crecer)
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Historia
1880: Darwin. Describe efecto del luz en coleoptilos (hoja modificada que protege epicótilo) de zacate canarias (Phalaris canariensis). Coleoptilo se dobla hacia la luz, pero no si se cubre punta, no así si se cubre su base y se irradia.
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Ápice es responsable de percibir la luz y producir una señal que se transporta a la base del coleoptilo donde se da la respuesta.
Hay estímulo químico y que este se transmite por lado oscuro de coleoptilo.
Estímulo viaja por lado opuesto a fuente de luz.
Test de curvatura de la avena y promueve investigación en RC.
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Otros bioensayos
Test de Curvatura de AvenaInhibición de crecimiento de raíces, 1955
Estimulación del crecimiento en tallos de arberja, 1951
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Definición
Son compuestos que inducen:– Inducen curvatura en prueba de coleoptilos de
avena.– Induce enraizamiento.– Elongación celular– División celular en presencia de citoquininas en
callos de tabaco.– Formación de callos en cortes de tallo.– Induce crecimiento partenocárpico en frutos de
tomate.– Induce producción de etileno.
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Sitios de síntesis
Meristemos
Hojas jóvenes
Embriones
Semillas
Tejidos en expansión
Es bajo en puntas de raíz y hojas maduras
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Auxinas naturales
Ácido indole 3 butírico (AIB)
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Auxinas sintéticas
natural
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Detección
Bioensayos
HPLC-MS
– Cromatografía líquida de alta presión y espectrometría de masas
– Uso de curvas patrón
Inmunoensayos
– Uso de anticuerpos específicos
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BIOSÍNTESIS Ruta del ácido shikímico
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Biosíntesis
Citoplasma
TRP
Triptamine (TAM)
N Hidroxi triptamine
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IAA
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Biosíntesis
Cloroplasto Citoplasma
Indole 3 glicerol P
TRP (Cytocromo)
Indole 3 acetaldoxime
Indole 3 glucosinate
Indole 3 acetonitrile
TRP
Triptamine (TAM)
N Hidroxi triptamine
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IAA
IPAIndole 3 Piruvato
????
Bartel et al. 2001IAA TRP dep, IAA de respuestaGlucosinate es molécula de almacenamiento
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Mutantes de TRP si se encuentran: trp2, trp3 estos sintetizan 50X más AIA
Al marcar con N15 el atranilato en mutante ORP solo marca IAA y no TRP
Trp2 y trp3 no acumulan TRP si IAA
Al marcar agua con deuterio se marca más AIA que TRP
Lemma, N15 TRP muy poco AIA marcado
En maiz antranilato induce respuestas tipo auxínico pero TRP no
Trp1 fenotipo de AIA def. plt ramifica posterior a Trp1
Evidencida de ruta independiente del TRP
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Biosíntesis
Cloroplasto Citoplasma
Indole 3 glicerol P
TRP (Cytocromo)
Indole 3 acetaldoxime
Indole 3 glucosinate
Indole 3 acetonitrile
TRP
Triptamine (TAM)
N Hidroxi triptamine
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IAA
IPAIndole 3 Piruvato
????
Bartel et al. 2001IAA TRP indep, IAA constitutivo
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Catabolismo
Remoción irreversible de IAA 2 vías principales
– Oxidación de anillo indole (más común)– Decarboxilación de cadena lateral
Productos– 2 oxindole 3 ácido acético– Indole 3 acetyl ácido aspártico
No se conocen los genes asociados a estos procesos. La concentración de ambos aumenta la aumentar el IAA
libre.
Compuestos con grupo indole son sensibles a la luz– Solución de AIA se degrada
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CatabolismoActividad de la oxidasa
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Conjugación
Combinación reversible de IAA con diferentes compuestos y se usan en momentos específicos
Se almacenan en vacuolas y/o ret. endopl.
Compuestos son transportables
Tipo de conjugación depende de especie y de etapa del desarrollo
Conjugados son liberados por hidrólisis
Mayoría de enzimas de hidrólisis en RE
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Azúcares
Azúcares-alcohol
Aminoácidos
– Aspartico
– Glutamina
– Alanina
– Glicina
– Valina
Péptidos
Proteínas
Conjugación
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Transporte
Movimiento basípeto en tallos, acrópeto en raíces.
1 cm/hr
Sistema saturable
Movimiento polar permite regulación del crecimiento y desarrollo
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Transporte
Modelo Quimiosmótico de transporte– Auxina entra pasivamente
o via transportador
– ATPasa saca H+ de citosol y acidifica pared
– Bajo pH en pared mantiene IAA-H asociado y al entras se disocia
– IAA es transportado a la base de la célula o se acumula en citosol o cloroplasto
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Homeostasis
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Aplicaciones exógenas
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Efectos Fisiológicos
Define patrón de desarrollo en embrión
División celular
Elongación del coleoptilo y del tallo
Enraizamiento
Diferenciación del tejido vascular
Desarrollo de frutos
Tropismos
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Dominancia Apical
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Elongación Celular
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Tropismos
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Otros efectos fisiológicos
Formación de raíces laterales
Retarda abscición de frutos
Regula el desarrollo de yemas florales
Promueve el desarrollo de frutos partenocárpicos
Induce diferenciación vascular
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Genética Molecular
Respuesta molecular asociada al crecimiento
1. Receptor (ABP1)2. Transducción3. Respuesta Rápida
1. Bomba de protones2. Secreción
4. Respuesta Lenta1. Activación de proteínas
reguldoras2. Síntesis de mRNA3. Síntesis de proteínas
de crecimiento
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Modo de Acción de las auxinas
Dos familias de proteínas involucradas:
Aux/IAA
ARF
Interacción entre ambos generara lasdiferentes respuesta de las auxinas
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Genes Aux/IAA
Fueron los primeros genes aisladosrelacionados con las auxinas
Las evidencias sugieren que son únicosen plantas
Codifican para las proteínas Aux/IAA
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Proteínas Aux/IAA
Poseen 4 dominios, los cuales sonsecuencias de aminoácidos conservadas
Secuencias de localización nuclear
Fusión de proteínas es localizada en elnúcleo
En Arabidopsis encontramos 25 genescodificando para estas proteínas
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Genes asociados a auxinas
Aux/IAA: genes asociados a adición de IAA
ARF: Gen que produce proteína que se une a promotor de genes que responden ante presencia de auxina. Síntesis constitutiva.
ARE: sección del promotor en genes inducidos por presencia de auxina. A esta se une ARF. Esencial para activación de estos genes.
DBD: sitio de unión al ADN. Se une a genes que responden ante adición de auxina
ARF y Aux/IAA pueden homo y heterdimerizar
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Proteínas ARF
Contienen dominios que funcionanindependientemente
Dominio amino terminal vinculado alADN (DBD)
Dominio activación (AD) o de represión(RD) situado en el medio
Dominio carboxi terminal donde ocurre ladimerización (CTD)
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Figura 2. Familia de ARF’s de Arabidopsis
AR-RD: ricos en serina, prolina, leucina y residuos de glicina
AR-AD: ricos en glutamina, serina y leucina
DBD: tipo B3 específico de plantas
Estas proteínas son requeridas para poderse vincular al TGTCTC Aux RE’s
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Regulación de síntesis de
proteínas1. ARF unidos siempre
a ARE indep. de nivel de auxinas.
2. Nivel bajo de auxinas:
1. Aux/IAA estables y dimerizan con ARF
2. ARF es bloqueado
3. Aumento de nivel de auxinas:
1. Se desestabiliza Aux/IAA
2. Se libera ARF.3. Se sintetizan genes
dep de auxinas (Aux/IAA)
4. Al aumentar Aux/IAA se forma ARF/Aux/IAA
5. Se activa degradación de Aux/IAA
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Degradación de genes inducidos por auxinas: ubiquitinación
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Regulación por ubiquitinación
eff.Eyale efizyam
Figure I Auxin regulates the ubiquitination of target proteins, marking them for degrada- tion by the 26S proteasome. T'he figure shows key
components of this pathway. Ubiquitin (Ub) must be activated before conjugation to specific targets (top left). Target selection is mediated
by the F-box---,containing subunit of an SCF-type ubiquitin protein ligase (center). Auxin-regulated modification of the targets, which
include the Aux/LAA proteins, is likely to be required for recognition by the F-box protein (,right-hand side). Efficient activity of the SCF
requires conjugation and deconj ugation of a ubiquitin-related protein of the Rub fknily to the Cullin (Cul) subunit of the SCF (bottom left).
Like ubiquitin, Rub must be activated before conjugation by a dimenc enzyme with homology to ubiquitin-activating enzyme. De-
conjugation of Rub requires the Cop 9 complex. It is not clear if Rub protein is recycled during this process. In Arabidepsis, mutations,
including axr], ecrl, axr2, axr3, and tirl, in components of this pathway result in defective auxin response.
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Auxinas
Papel fundamental en las plantasdebido a la regulación que ejerce sobredistintas respuestas
Regula la expresión de muchos genes
Desarrollo
Respuestas celulares
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a) ARF podría activar los genes que contengan la secuencia TGTCTC AuxRE’s
b) Formar un dímero en los sitios de AuxRE’S
c) Potenciaría la activación de los genes en respuesta a Auxinas
d) Los monómeros de ARF como represores podrían detener la respuesta
e) Dimerizar en los sitios AuxRE’s
f) Potenciar la represión de los genes responden auxinas
g) Dimerizar con las proteínas Aux/IAA reprimir la respuesta
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Puntos Difusos Represor Aux/IAA actúa con el represor ARF
ARF represor podría actuar con el ARF activador
Podría existir competencia de los ARF’s por el sitio de acción, lo que podría indicar que es independiente de Aux/IAA
Coreguladores implicados como PICKLE (PKL) y SEUSS (SEU)
Complejos de modificación de cromatina podrían estar implicados en la respuesta auxinas
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Conclusiones
ARF’s pueden ejercer efecto sobre la regulación de distintos genes
Es posible que exista la presencia de elementos cis que orienten ARF’s con Aux RE
Es posible que exista cierta regulación cuando los genes estén apagados
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Interacción entre las proteínas Aux/IAA y las ARF’s
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Cómo se regulan los ARF’s?
Regulación es a nivel postranscripcional a partir de miRNA o ta-siRNA
miRNA: están restringidos a células donde hay expresión, reguladores locales
ta-siRNA: viajan por la planta a células y tejidos y regulan la acción
Ambos los factores de transcripción de los ARF’s de las células decae la respuesta
Mecanismos moleculares que regulan la expresión de ARF’s
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Conclusiones
ARF’s pueden actuar con otros activadores o represores de transcripción
No es clara la especificidad de la interacción de los ARF’s con los Aux/IAA
ARF’s activadores como represores están presentes aunque existan altos niveles de Aux/IAA
Represión independiente de auxinas es conferida a las proteínas Aux/IAA