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, no así si se cubre su base y se irradia.

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.

Otros bioensayos

Test de Curvatura de AvenaInhibición 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.– 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

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

IPAIndole 3 Piruvato

????

Bartel et al. 2001IAA TRP dep, IAA de respuestaGlucosinate 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

IPAIndole 3 Piruvato

????

Bartel et al. 2001IAA TRP indep, 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

CatabolismoActividad 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

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

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. Transducción3. Respuesta Rápida

1. Bomba de protones2. Secreción

4. Respuesta Lenta1. Activación de proteínas

reguldoras2. Síntesis de mRNA3. Síntesis de proteínas

de crecimiento

Modo de Acción de las auxinas

Dos familias de proteínas involucradas:

Aux/IAA

ARF

Interacción entre ambos generara lasdiferentes respuesta de las auxinas

Genes Aux/IAA

Fueron los primeros genes aisladosrelacionados con las auxinas

Las evidencias sugieren que son únicosen plantas

Codifican para las proteínas Aux/IAA

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

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

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)

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

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

Degradación de genes inducidos por auxinas: ubiquitinación

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.

Auxinas

Papel fundamental en las plantasdebido a la regulación que ejerce sobredistintas respuestas

Regula la expresión de muchos genes

Desarrollo

Respuestas celulares

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

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

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

Interacción entre las proteínas Aux/IAA y las ARF’s

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

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