AUXINAS (del griego auxein: aumentar o crecer)
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, pero se dobla cuando se cubre solo su base y se irradia.
Ápice como receptor de la señal que luego
es transportada
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 y que este se transmite por lado oscuro de coleoptilo y es de origen químico
Estímulo viaja por lado opuesto a fuente de luz.
Test de curvatura de la avena y promueve investigación en RC.
Estímulo se asocia a una distribución desigual de la señal.
Otros bioensayos
Test de Curvatura de Avena Inhibición de crecimiento de raíces, 1955
Estimulación del crecimiento en tallos de arberja, 1951
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 de tabaco. – Induce crecimiento partenocárpico en frutos de
tomate. – Induce producción de etileno.
Sitios de síntesis
Meristemos
Hojas jóvenes
Embriones
Semillas
Tejidos en expansión
Es bajo en puntas de raíz y hojas maduras
Auxinas naturales
Ácido indole 3 butírico (AIB)
Auxinas sintéticas
natural
Detección
Bioensayos
HPLC-MS
– Cromatografía líquida de alta presión y espectrometría de masas
– Uso de curvas patrón
Inmunoensayos
– Uso de anticuerpos específicos
HPLC
BIOSÍNTESIS Ruta del ácido shikímico
Biosíntesis
Citoplasma
TRP
Triptamine (TAM)
N Hidroxi triptamine
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IAA
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
IPA Indole 3 Piruvato
????
Bartel et al. 2001 IAA TRP dep, IAA de respuesta; IAA indep nivel constitutivo Glucosinate es molécula de almacenamiento
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
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
IPA Indole 3 Piruvato
????
Bartel et al. 2001 IAA TRP indep produce IAA constitutivo
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
Catabolismo Actividad de la oxidasa
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
Azúcares
Azúcares-alcohol
Aminoácidos
– Aspartico
– Glutamina
– Alanina
– Glicina
– Valina
Péptidos
Proteínas
Conjugación
Transporte
Movimiento basípeto en tallos, acrópeto en raíces.
1 cm/hr
Sistema saturable
Movimiento polar permite regulación del crecimiento y desarrollo
Nature Chemical Biology 5, 325 - 332 (2009)
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
– Al entrar al citosol se disocia
– IAA es transportado a la base de la célula o se acumula en citosol o cloroplasto
Transporte
Homeostasis
Aplicaciones exógenas
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
Dominancia Apical
Elongación Celular
Tropismos
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
Genética Molecular
Respuesta molecular asociada al crecimiento
1. Receptor (ABP1) 2. Transducción 3. Respuesta Rápida
1. Bomba de protones 2. Secreción
4. Respuesta Lenta 1. Activación de proteínas
reguldoras 2. Síntesis de mRNA 3. Síntesis de proteínas
de crecimiento
Genes asociados a auxinas
Aux/IAA: genes sintetizados ante adición de IAA ARF: Gen que produce proteína que se une a promotor de genes que responden ante presencia de auxina. Síntesis constitutiva. DBD: sitio de unión al ADN. Se une a genes que responden ante adición de auxina ARF y Aux/IAA pueden homo y heterdimerizar
Regulación de síntesis de
proteínas
1. 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 forma ARF: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
Degradación de genes inducidos por auxinas: ubiquitinación
RECEPTORES DE AIA
ABP1
•Presente en todas las plantas •Detectado en 1977 y purificado 1985 •Se une con gran afinidad a las auxinas •Su rol no es claro •Terminal-carboxilo muestra 2 configuraciones con y sin aux •Auxinas inducen resp lenta (cambios en expresión de genes y resp rápidas como cambios en la membrana
TIR1
Las auxinas regulan la TC al promover la degradación de genes Aux/IAA .
La auxina se une a TIR 1 (proteína tipo F-box) en el sitio SCF-TIR1 y la estabiliza
Aux/IAA se poliubiquitina y es degradado en el proteosoma
La pérdida del represor permite a la expresión de los genes depend. De ARF
A. En gris la estructura de TIR1 en asocio con ASK1 (azul oscuro) e AIA (verde), Aux/IAA (anaranjado) inositol hexakisfosfato (rojo)
B. Acercamiento del sitio de unión del AIA C. Vista plana del TIR1 en complejo con AIA
Percepción de las auxinas por TIR1.
La auxina funciona como una goma molecular que une a dos proteínas para acelerar la destrucción de una de ellas
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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