AUXINAS

Ácido indolacético es la auxina más ampliamente distribuída en plantas

c 1998 Sinauer Associates,Inc.

2,4-D y NAA son auxinas sintéticas,usadas como reguladores del creci-miento a bajas concentraciones y como herbicidas a altas dosis.

(Buchanan et al., 2000)

Requerimientos estructurales básicos para la actividad auxínica:

• Presencia de una carga negativa en el grupo carboxilo de la cadena lateral separada por una distancia de 0.5 nm de una carga residual positiva • Anillo indólico no es esencial para la actividad auxínica, aunque un anillo aromático está presente en la gran mayoría de los compuestos auxínicos

Separación de la carga parece ser un requisito estructural esencial para laactividad auxínica

Biosíntesis: meristemas apicales de tallo, hojas jóvenes y frutos en desarrollo

Existen varias vías de biosíntesis para el IAA:

(Buchanan et al., 2000)

1) Dependientes del triptofano:

• Ruta del ac. Indolpirúvico

• Ruta de la triptamina• Ruta de la

indolacetaldoxima

2) Independientes de triptofano: elucidación via análisis genético de mutantes de maíz (orp) y Arabidopsis (trp2, trp3) con una capacidad de síntesis de triptofano muy reducida

Varios factores regulan los niveles de IAA libre en el citosol:

mayoría del IAA en la planta está en forma conjugada

Funciones de las formasconjugadas:

•Almacenamiento•Transporte•Protección contra degradación oxidativa

Existen varias vías de degradación para el IAA:

1) Oxidación descarboxilativa: por medio de la enzima IAA oxidasa (peroxidasa)

(Buchanan et al., 2000)

Indol-metanol, indol-aldehído y ácidoindol-carboxílico han sido aislados de plantas superiores

Ruta descarboxilativa tiene una importancia relativa menor en la regulación del pool endógeno de IAA

2) Oxidación no descarboxilativa: conjugados IAA-aminoácidos son intermediarios en las vías no descarboxilativas que desactivan IAA

(Buchanan et al., 2000)

otras vías no decarboxilativas quedegradan IAA y que involucran reacciones de conjugación han sidoidentificadas en Zea mays and Vicia faba

La mayor síntesis de IAA en agallasy tumores inducidos por Agrobacteriumtumefaciens es el resultado de la expresiónde dos genes bacterianos (iaaM y iaaH) transferidos a la planta cuando el T-DNA se integra al genoma del huesped

Vías de biosíntesis y conjugación en A. tumefaciens y Pseudomonas savastanoi

Plantas transgénicas con expresión constitutiva de los genes deA. tumefaciens iaaM y iaaH presentan mayores contenidos de IAA libre y conjugado|

efectos fenotípicos (Nicotiana tabacum)

• dominancia apical pronunciada•enanismo•formación excesiva de raíces adventicias•epinastia foliar•lignificación excesiva•mayor formación de floema y xilema•producción floral anormal

Algunas de las características fenotípicas de plantas sobreproductoras de IAA (ej.inhibición de la elongación del tallo) son debidas a la mayor tasa de biosíntesis de etileno asociada con la sobreproducción de IAA

Transporte: vía floema vía transporte polar (en tejidos no-vasculares)

Unidireccional (basí-peto en tallos y acró-peto en raíces)

Velocidad 100 veces menor que la floemá-tica (1 cm h-1)

Influjo y eflujo de auxinas requiere energía metabólica(inhibidos por faltade O2 e inhibidoes metabólicos)

auxina es la única hormona que estransportada polarmente: gradiente

Inhibidores del transporte auxínico polarbloquean el eflujo de auxinas y no el influjo

Modelo quimiostático

Entrada de IAA: difusión pasiva (IAAH) o por cotransporte activo secundario (IAA-)

H+-ATPasas del plasmalemamantienen un pH bajo en la pared celular

pH en el citosol es neutro: predomina la forma aniónica

IAA- salen de la célula porcarriers de eflujo ubicadosen el extremo basal de las célu-las transportadoras

Mutantes del transporte auxínico:

AUX1: auxin resistant 1 (Arabidopsis)

•candidato para el carrier de influjo auxínico•codifica proteína de membrana similar a permeasa (funcionan como H+-simporters)•mutación en este gen confiere resistencia a auxinas e etileno pero también afecta el gravitropismo radicular

PIN1, PIN2: pin-formed (Arabidopsis)

•familia de genes que codifican prot. de membrana con simi-litud a los transportadores procariotas y eucariotas• malformaciones florales y reducción del transporte polar auxínico en la inflorescencia (pin1)• fenotipo agravitrópico e insensibildad a auxinas (pin2)

PIN2=AGR1=EIR1 es esencial para el gravitropismo radicular y codifi-caría un componente del carrier de eflujo auxínico, predominantementeexpresado en raíces

Modelo

AUX1

PIN1

2H+

IAA

NAA

IAA2,4-D

TIR3

NPA

Transporte auxínico polar:

1) importante para embiogénesis (pin1, mp)

2) necesario para las etapas tempranas del desarrollo de raíces laterales (tir3)

3) Implicancias en la organización de los meristemas florales (pin1,mp, pinoid)

Efectos fisiológicos

1) Participación en la regulación del ciclo celular

2) Auxinas promueven la elongación celular en tallos y coleoptiles pero lo inhiben en raíces

Tiempo lag mínimo para elcrecimiento inducido por auxina es de 10 minutos

Estimulación del crecimientopor auxina requiere energía

Respuesta a auxinas depentede la dosis

Auxinas incrementan la extensibilidad de la pared celular

hipótesis del crecimiento ácido: basada en la extrusión protones inducida por auxina, a través de H+- ATPasasde membrana, que acidifican el apoplasto activando enzimas que ablandan la pared celular

expansinas: prot. depared celular que alteran laextensibilidad de la pared enrespuesta a pH ácidos

extensibilidad de la pared celular tiene un rol clave en morfogénesis

3) Participación en respuestas trópicas:• fototropismo •gravitropismo

modelo Cholodny-Went basado en la redistribución lateral de auxina y el subsequente crec. diferencial

4) Regulación de la dominancia apical

5) Efecto promotor en la formación de raíces laterales y adventi-cias

mutante superroot de Arabidopsis: mayorsíntesis de auxina estimula una formación excesiva de raíces laterales (fenotipo letal)

6) Regulación del desarrollo floral ( mutantes pin)

7) Inducción de cuajado de frutos y partenocarpia

8) Inducción de diferenciación de tejidos vasculares

Modo de acción

respuesta celular a la señal hormonal depende de: • Número de receptores • Programa de desarrollo (tipo de genes expresados en ese momento)• Presencia de otras moléculas señalizadoras

IAAAXR1

ECR1

AXR1

ECR1

ATP

RUB

RUB

Modelo de activación auxínica de la vía de ubiquitinación

estimula activación

o síntesis

heterodímero

E1 E2E3 RUB

ubiquitinación y degradaciónde proteínas nucleares

activación de E3

U UVía de ubiquitinación

1998 Sinauer Associates,Inc.c

E1: enzima activadora de la ubiquitina

E2: enzima conjugante de la ubiquitina

E3: ligasa de la ubiquitina a las proteínas “target” puede ser una proteína aislada o un complejo de proteínas (ej. SCF TIR1)

Modelo: auxina activa la destrucción (a través de una vía dependiente de ubiquitina) de proteínas represoras, lo que resulta en la regulación positiva de genes que responden a auxina

¿cúales son los “target” de la vía AXR1-TIR1?

Candidatos: proteínas Aux/IAA

codificadas por una familia de genes deinducción temprana por auxinas