AUXINAS (del griego auxein: aumentar o crecer)

1. AUXINAS (del griego auxein: aumentar o crecer)

2. Historia • 1880: Darwin. Describe efecto del luz en coleoptilos (hoja modificada que protege epicótilo) de zacate canarias (Phalariscanariensis). Coleoptilo se dobla hacia la luz, pero no si se cubre punta, no así si se cubre su base y se irradia.

3. 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. • Estímulo viaja por lado opuesto a fuente de luz. • Test de curvatura de la avena y promueve investigación en RC.

4. Estimulación del crecimiento en tallos de arberja, 1951 Inhibición de crecimiento de raíces, 1955 Otros bioensayos Test de Curvatura de Avena

5. 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.

6. Sitios de síntesis • Meristemos • Hojas jóvenes • Embriones • Semillas • Tejidos en expansión • Es bajo en puntas de raíz y hojas maduras

7. Ácido indole 3 butírico (AIB) Auxinas naturales

8. Auxinas sintéticas natural

9. Detección • Bioensayos • HPLC-MS • Cromatografía líquida de alta presión y espectrometría de masas • Uso de curvas patrón • Inmunoensayos • Uso de anticuerpos específicos

10. BIOSÍNTESIS Ruta del ácido shikímico

11. Biosíntesis Citoplasma TRP Triptamine (TAM) N Hidroxi triptamine Indole acetaldoxime Indole acetaldehide IAA

12. 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 Glucosinate es molécula de almacenamiento

13. Evidencida de ruta independiente del TRP • 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

14. 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

15. 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

16. Actividad de la oxidasa Catabolismo

17. 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

18. Conjugación • Azúcares • Azúcares-alcohol • Aminoácidos • Aspartico • Glutamina • Alanina • Glicina • Valina • Péptidos • Proteínas

19. Transporte • Movimiento basípeto en tallos, acrópeto en raíces. • 1 cm/hr • Sistema saturable • Movimiento polar permite regulación del crecimiento y desarrollo

20. 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 Nature Chemical Biology5, 325 - 332 (2009)

21. Homeostasis

22. Aplicaciones exógenas

23. 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

24. Dominancia Apical

25. Elongación Celular

26. Tropismos

27. 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

28. Genética Molecular Respuesta molecular asociada al crecimiento • Receptor (ABP1) • Transducción • Respuesta Rápida • Bomba de protones • Secreción • Respuesta Lenta • Activación de proteínas reguldoras • Síntesis de mRNA • Síntesis de proteínas de crecimiento

30. 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

31. Regulación de síntesis de proteínas • ARF unidos siempre a ARE indep. de nivel de auxinas. • Nivel bajo de auxinas: • Aux/IAA estables y dimerizan con ARF • ARF es bloqueado • Aumento de nivel de auxinas: • Se desestabiliza Aux/IAA • Se libera ARF. • Se sintetizan genes dep de auxinas (Aux/IAA) • Al aumentar Aux/IAA se forma ARF/Aux/IAA • Se activa degradación de Aux/IAA

32. Degradación de genes inducidos por auxinas: ubiquitinación

33. Regulación por ubiquitinación

34. 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

35. Auxinas inducen resp lenta (cambios en expresión de genes y resp rápidas como cambios en la membrana • Las rápidas no se asocian a procesos de regulación de la TC, pejhiperpolarización de la pl, hinchamiento de de los protoplastos que se inducen segundos después de la adición de auxinas:transp de iones y osmorregulación de la membrana • Localizada: en PL pero tiene KDEL seq que la localiza en RE, mayoria en RE pero aquí pH muy alto para union de auxinas

36. 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

37. Percepción de las auxinas por TIR1. • En gris la estructura de TIR1 en asocio con ASK1 (azul oscuro) e AIA (verde), Aux/IAA (anaranjado) inositol hexakisfosfato (rojo) • Acercamiento del sitio de unión del AIA • Vista plana del TIR1 en complejo con AIA

38. La auxina funciona como una goma molecular que une a dos proteínas para acelerar la destrucción de una de ellas