AUXINAS

1. AUXINAS Ácido indolacéticoes 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)

2. 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 la actividad auxínica

3. Biosíntesis: meristemas apicales de tallo, hojas jóvenes y frutos en desarrollo Existen varias vías de biosíntesis para el IAA: • Dependientes del • triptofano: • Ruta del ac. Indolpirúvico • Ruta de la triptamina • Ruta de la indolacetaldoxima (Buchanan et al., 2000)

4. 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

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

6. mayoría del IAA en la planta está en forma conjugada • Funciones de las formas • conjugadas: • Almacenamiento • Transporte • Protección contra • degradación oxidativa

7. Existen varias vías de degradación para el IAA: • Oxidación descarboxilativa: por medio de la enzima IAA oxidasa • (peroxidasa) Indol-metanol, indol-aldehído y ácido indol-carboxílico han sido aislados de plantas superiores Ruta descarboxilativa tiene una importancia relativa menor en la regulación del pool endógeno de IAA (Buchanan et al., 2000)

8. 2) Oxidación no descarboxilativa: conjugados IAA-aminoácidos son intermediarios en las vías no descarboxilativas que desactivan IAA otras vías no decarboxilativas que degradan IAA y que involucran reacciones de conjugación han sido identificadas en Zea mays and Viciafaba (Buchanan et al., 2000)

9. La mayor síntesis de IAA en agallas y tumores inducidos por Agrobacterium tumefacienses 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

10. Plantas transgénicas con expresión constitutiva de los genes de A. 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

11. 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 falta de O2 e inhibidoes metabólicos) auxina es la única hormona que es transportada polarmente: gradiente Inhibidores del transporte auxínico polar bloquean el eflujo de auxinas y no el influjo

12. Modelo quimiostático Entrada de IAA: difusión pasiva (IAAH) o por cotransporte activo secundario (IAA-) H+-ATPasas del plasmalema mantienen un pH bajo en la pared celular pH en el citosol es neutro: predomina la forma aniónica IAA- salen de la célula por carriers de eflujo ubicados en el extremo basal de las célu- las transportadoras

13. 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, predominantemente expresado en raíces

14. Modelo 2H+ IAA 2,4-D AUX1 NPA NAA TIR3 Transporte auxínico polar: 1) importante para embiogénesis (pin1, mp) 2) necesario para las etapas tempranas del desarrollo de raíces laterales (tir3) PIN1 IAA 3) Implicancias en la organización de los meristemas florales (pin1, mp, pinoid)

15. 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

16. Tiempo lag mínimo para el crecimiento inducido por auxina es de 10 minutos Estimulación del crecimiento por auxina requiere energía Respuesta a auxinas depente de la dosis

17. Auxinas incrementan la extensibilidad de la pared celular hipótesis del crecimiento ácido: basada en la extrusión protones inducida por auxina, a través de H+- ATPasas de membrana, que acidifican el apoplasto activando enzimas que ablandan la pared celular expansinas: prot. de pared celular que alteran la extensibilidad de la pared en respuesta a pH ácidos extensibilidad de la pared celular tiene un rol clave en morfogénesis

18. 3) Participación en respuestas trópicas: • fototropismo • gravitropismo modelo Cholodny-Wentbasado en la redistribuciónlateral 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: mayor síntesis 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

19. 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 Modelo de activación auxínica de la vía de ubiquitinación IAA AXR1 AXR1 ATP estimula activación ECR1 ECR1 o síntesis RUB heterodímero RUB activación de E3 E3 RUB E1 E2 ubiquitinación y degradación de proteínas nucleares U U Vía de ubiquitinación 1998 Sinauer Associates,Inc. c

20. 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 regulaciónpositiva de genes que responden a auxina ¿cúales son los “target” de la vía AXR1-TIR1? Candidatos: proteínasAux/IAA codificadas por una familia de genes de inducción temprana por auxinas