Revisión bibliográfica Óxido nítrico (NO) Reguladores de crecimiento AF-5402 Arabela Vega Aguilar Octubre 2011

1. Revisión bibliográfica Óxido nítrico (NO) Reguladores de crecimiento AF-5402 Arabela Vega Aguilar Octubre 2011

2. Introducción: NO en animales En tejidos de mamíferos. Transporte de iones y regulación de canales de iones. Desarrollo de tejidos, plasticidad sináptica, neurogeneración y apoptosis. Premio Nobel en Medicina por NO en sistema cardiovascular.

3. Introducción: NO en plantas • Participación del NO en procesos inducidos por auxinas en la raíz. • Rol antioxidante especializado de coevolución para la detoxificación con las especies reactivas de oxígeno. • Vías de transducción de señales de varios reguladores de crecimiento. • NO como regulador de crecimiento porque actúa en diferentes compartimientos, direcciones opuesta y es esencial para la homeostasis de procesos celulares.

4. Estructura • molécula simple, • inorgánica, • neutral, • gaseosa y de • tamaño pequeño

5. Estructura Radical libre con un electrón desapareado. Ambiente celular influencia reactividad y respuesta. Sistemas que producen NO. Enzimáticos y no enzimáticos que lo remueven. Estado redox del ambiente celular.

6. Estructura • El radical libre NO puede ganar o perder un electrón para formar NO- o NO+. • Puedereaccionar con O2 para formar NO2-. • Puede reaccionar con ROSpara formar moléculas como el peroxinitrito (ONOO-).

7. Transporte: NO • Corta distancia: membrana lipofílica. • Larga distancia: espacio intercelular donde migra NO (N2O) hacia la atmósfera y de la raíz al tallo.

8. Biosíntesis Ruta enzimática: NO2 =>NR => NO membrana plastidios mitocondria Ruta no-enzimáticos en plastidios y el apoplasto. Ni-NR NO dependiente de la Arginina existe en el peroxisoma, la mitocondria, plastidios y el citosol Figura 1. Fuente: Badouin 2010.

9. Biosíntesis 1. Mitocondria NO se produce y se consume en esta organela. 2. Raíz Generación y distribución del NO en raíces y rizosfera.

10. Biosíntesis v El NO también puede ser producido por transporte de electrones mitocondrial, reduciendo NO2 a NO. (línea punteada) v NOS en Arabidopsis produce NO a partir de la l-arginina importada del citosol. La NOS (AtNOS1) es probablemente importada al interior de la membrana. Figura 2. Reacciones que producen NO en la mitocondria de la planta..Fuente Kaiser et al (2006),

11. Biosíntesis v • NO2– + e– + 2H+=> • 2NO + H2O v • L-Arg + NAD(P)H + H+ +O2 => • L-Citr + NAD(P)+ +NO Figura 2. Reacciones que producen NO en la mitocondria de la planta..Fuente Kaiser et al (2006),

12. Nitrificación bacterial. Denitrificaciónbacterial. NO en célula de raíz generado por cNR y/o NOS. NO en apoplasto de PM-NR y NI-NOR. NO liberado del suelo entre la atmósfera y el espacio aéreo de la planta. Figura 3. Fuente: Stöher y Ullrich (2002) Biosíntesis

13. Efectos in vitro en Linumusitatissimum Kalra y Babbar (2010) probaron la callogénesis, organogénesis del tallo y rizogénesis a partir de explantes del hipocótilo con los siguientes donadores de NO: • SNP (Nitroprusinato de sodio) • SNAP (S-nitroso-N-acetylpenicillamina) • y SIN-1 (Molsidomina)

14. Efectos in vitro en Linumusitatissimum Medio de cultivo MEDIO CULTIVO +5μM de SNP 4 DIAS Tejido meristemático que surge de las regiones epidermales o sub epidermales del explante, formando domos. 8 DIAS Los domos se transforman en brotes . 12 DIAS Los brotes se elongan. Figura 4. Kalra y Babbar (2010)

15. Efectos in vitro en Linumusitatissimum Figura 5. Kalra y Babbar (2010)

16. Efectos in vitro en Linumusitatissimum Concentraciones de 0, 1, 2,3 y 4 μM de SNAP, mejor resultado a 2 μM de SNAP. Figura 6. Modificado de Kalra y Babbar (2010)

17. Efectos in vitro en Linumusitatissimum Los autores sugieren que en lino el NO parece ser: • regulador de genes del ciclo celular, • regulador de actividades genéticas de la mitosis, • modulador de expresión de genes asociado a la diferenciación del meristema.

18. Efectos in vitro de NO en raíces Correa-Aragundeet al (2006) explican la importancia del NO para determinar la morfología y el patrón de desarrollo de las raíces. Se evalúa: • Raíces adventicias • Raíces laterales • Pelos radicales

19. 10 μM SNP a. Raíces primarias removidas del hipocotilo de 10 días de pepino y tratadas. b. Semillas germinadas de tomate. c. Semillas germinadas de Arabidopsis germinadas en medio, posteriormente transferidas al medio que contienen H2O, cPTIO y SNP. Fig. 7. Correa-Aragundeet al (2006) Depletion 200 μM cPTIO

20. Efectos in vitro de NO en raíces Aplicación de auxina en la raíz resulta en una producción localizada de NO durante: • formación de raíces laterales (LR) • formación de pelos radicales (RH) y • respuesta al gravitropismo (acúmulo en la punta de la raíz)

21. Modo de uso El óxido nítrico no se agrega directamente al medio de cultivo o a la planta, se utilizan donadores de NO: SNP (Nitroprusinato de sodio) SNAP (S-nitroso-N-acetylpenicillamina) y SIN-1 (Molsidomina)

22. Modo de acción Relación inversa con el etileno. Relación con ABA. Estimulante de la germinación. De-etiolación Elongación del hipocotilo. Induce reacciones de defensa ante patógenos.

23. Modo de acción A baja Cn aumento en la expansión del tejido en hojas y raíces, inhibitorios en altas concentraciones. NO se relaciona con el cierre estomático mediado por ABA. Estrés por patógenos producen O2 como gente antimicrobial en, NO produce ONOO que actúa mejor para patógenos. NO estimula lignificación en las paredes celulares de tejidos afectados.

24. ¡Gracias!

25. cPTIO 2-(4-Carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxyl-3-oxide (CPTIO)

26. Beligni y Lamattina (2000) reportan que el NO podría formar parte de las señales mediadas por la luz, dependiente o independientemente de los receptores presentes; prueba de lo anterior es que en la germinación, de-etiolación e inhibición del hipocótilo y la elongación internodal pueden ser desencadenadas por el NO en condiciones de completa oscuridad o muy baja cantidad de luz, insuficiente para desencadenar estos procesos