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.