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Aminoácidos: moléculas que facilita la comunicación entre reinos
Dra. Ileana Echevarría Machado03 de febrero de 2017
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Van Dam and Bouwmeester (2016)Trends in Plant Science 21: 256-265
Interacciones entre la raíz y la comunidad de la rizosfera se logra vía comunicación química
Zhang et al. (2015) Curr Op Biotech 32: 136-142
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AlaninaGlicina Prolina Valina Leucina
SerinaMetioninaIsoleucina
Fenilalanina
CisteinaTreonina
Lisina Arginina
Tirosina
HistidinaGlutaminaAsparagina
Triptofano Ac. glutámico Ác. aspártico
Estructura de los aminoácidos proteícos
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¿Qué papel juegan los aminoácidos en esta comunicación en la rizosfera?
Ac. glutámico
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Generalidades del glutamatoGrupo R cargado negativamente C:N (5:1)
…when God created the world, it was done so with glutamic acid in mind (Young and Ajami, 2000)
Muy abundante en la naturaleza:• 10 – 22% del peso de prot. animal• 40% del peso de prot. vegetal• Muy abundante en bacteria Diversidad de funciones:
• Metabolito• Sustrato para producir energía• Nutriente• Determinante estructural en las proteínas• Molécula señal
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La reactividad del glutamato ofrece propiedades no mostradas por sus homólogos
Young and Ajami, 2000
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Hueso: . Promueve diferenciación de precursores de osteoblastos a osteoblastos..Aumenta la sobrevivencia deosteoblastos
Sangre: . Regula la diferenciación de megakariocitosSistema inmune: . Activa células T
Cáncer: . Promueve crecimiento e invasión del tumor
Tejido no neuronal
Principal neurotransmisor excitatorio Incrementa la tasa dediferenciación de las neuronas
Patrones de migraciónneuronal
Estabilización de la sinapsis
Motilidad y proliferaciónde células tumorales
Tejido no neuronal
Spitzer et al. (2016) Neuropharmacology
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Tipos de receptores ionotrópicos de glutamato (GLR) y su composición de subunidades en mamífero
Spitzer et al. (2016) Neuropharmacology
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Vía de transducción de señales quimotácticabásica en bacterias
Lux and Shi (2004)
Se ha aislado un receptor deSerina en E. coli (Kim et al. 1999)y uno de aspartato enCampylobacter Jejuni (Hartley-Taseyet al. 2010)
Los R tienen alta sensibilidad porel ligando (detectan [ ]extracelulares en el rango de hastanM)L-Asn Ác. deoxicolato PBS
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Pseudomona fluorescens fue atraída hacia exudados de la raíz de tomate conteniendo aminoácidos
De Weert et al. (2002) MPMI 15: 1173-1180
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Quimotaxis positiva de Rhizobium leguminosarumhacia exudados de raíz de legumbres
Ewa et al. (1982) J Gen Microbiol 128: 1179-1188
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Quimotaxis positiva de Bradyrhizobium japonicumhacia exudados de soya
Barbour et al. (1991) App Env Microbiol 57: 2635-2639
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Mutantes de Azospirillum brasilense en un componente de una nueva vía de señalización quimotáctica pierden
la capacidad de colonizar las raíces
Mukherjee et al. (2016) J Bact 198: 1765-1772
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Aminoácidos en la comunicación bacteria – raíces y bacteria -bacteria
ResumenLos AA son usados por las bacterias como clavesquimotácticas que dirigen su movimiento hacia al atrayenteo en contra del repelente y son determinantes en losprocesos de colonización.También participan en eventos de agregación dependientesde la quimotaxis (biofilm).
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Vía de transducción de señales para la quimorespuesta al glutamato del Paramecium
Houten et al. (2000) J Nutr 130: 946S-949S
Es atraído por concentraciones altas de Glu (mM)
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Receptores tipo NMDA participan en la quimotaxis del Paramecio a glutamato
Testigo NMDA + Gly
Ramoino et al. 2014 J Exp Bot 217: 463-471
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Aminoácidos en la comunicación Paramecio - bacteria
ResumenLos AA son usados por el Paramecio como clave nutricionalindicando la presencia de su presa, la bacteria.Su requerimiento de alta concentración de Glu puede indicarque podría esperar hasta que la población de bacteria seincremente (Ej. biofilms) produciendo altas concentracionesdel AA, antes de responder a una respuesta de atracción
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Los aminoácidos están involucrados en diferentes aspectos del crecimiento y comportamiento de hongos
Schreurs et al. 1989 J Gen Microb 135: 2519-2528
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Achlya bisexualis presenta receptores diferentes para metionina y fenilalanina
Schreurs et al. 1989 J Gen Microb 135: 2519-2528
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El calcio puede inducir dominancia apical en Achlya bisexualisAdición de Phe
Adición de Phe + bloqueador de canales de calcio
Morris et al. 2011 Fung Gen Biol 48: 512-518
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Mecanismo de señalización quimotrópico propuesto en Fusarium oxysporum
Turra et al. 2015 Nature 527: 521-526
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¿Qué representan los aminoácidos para las raíces de las plantas?
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El Glu puede señalizar presencia de parches de nutrientesen el suelo
Filleur et al., 2005 Biochem Soc Trans33: 283-286 Wall-Liu and Forde, 2008 Plant J 54: 820-828
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Glu y otros aminoácidos pueden ser quimoatrayentespara las raíces
KCl
L-Asp
GABA L-Glu Gly
D-Ser D-Glu Palacios-Medel et al.
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-5º to 5º 5º to 8º 5º to 15º 5º to 20º-5º to 5º
0 mML-GluK
0.05 mML-GluK
0.1 mML-GluK
0.5 mML-GluK
1mML-GluKCurva dosis-respuesta
Palacios-Medel et al.
Curso temporal
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Palacios-Medel et al.
Glu induce un flujo de salida de H+ en el ápice radical
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GLR en plantasExisten 20 en Arabidopsis, 24 en arroz, 13 en tomate y 1 en rábano
¿Complejo funcional? ¿Ligandos?
¿Sensibilidad?
¿Selectividad iónica?
Weiland et al. 2015 Funct Plant Biol doi:10.1071/FP15109
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GRACIAS