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

HistoriaHistoria

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

Ápice es Ápice es responsable de responsable de percibir la luz y percibir la luz y producir una señal producir una señal que se transporta a que se transporta a la base del la base del coleoptilo donde se coleoptilo donde se da la respuesta.da la respuesta.

Hay estímulo y Hay estímulo y que este se que este se transmite por lado transmite por lado oscuro de oscuro de coleoptilo.coleoptilo.

Estímulo viaja por Estímulo viaja por lado opuesto a fuente lado opuesto a fuente de luz.de luz.

Test de curvatura de la Test de curvatura de la avena y promueve avena y promueve investigación en RC.investigación en RC.

Otros bioensayosOtros bioensayos

Test de Curvatura de AvenaInhibición de crecimiento de raíces, 1955

Estimulación del crecimiento en tallos de arberja, 1951

DefiniciónDefinición

Son compuestos que inducen:Son compuestos que inducen:– Inducen curvatura en prueba de Inducen curvatura en prueba de

coleoptilos de avena.coleoptilos de avena.– Induce enraizamiento.Induce enraizamiento.– Elongación celularElongación celular– División celular en presencia de División celular en presencia de

citoquininas en callos de tabaco.citoquininas en callos de tabaco.– Formación de callos en cortes de tallo de Formación de callos en cortes de tallo de

tabaco.tabaco.– Induce crecimiento partenocárpico en Induce crecimiento partenocárpico en

frutos de tomate.frutos de tomate.– Induce producción de etileno.Induce producción de etileno.

Sitios de síntesisSitios de síntesis

MeristemosMeristemos Hojas jóvenesHojas jóvenes EmbrionesEmbriones SemillasSemillas Tejidos en expansiónTejidos en expansión Es bajo en puntas de raíz y hojas Es bajo en puntas de raíz y hojas

madurasmaduras

Auxinas naturalesAuxinas naturales

Ácido indole 3 butírico (AIB)

Auxinas sintéticasAuxinas sintéticas

natural

Detección Detección

BioensayosBioensayos HPLC-MSHPLC-MS

– Cromatografía líquida de alta Cromatografía líquida de alta presión y espectrometría de masaspresión y espectrometría de masas

– Uso de curvas patrónUso de curvas patrón InmunoensayosInmunoensayos

– Uso de anticuerpos específicosUso de anticuerpos específicos

BIOSÍNTESIS BIOSÍNTESIS Ruta del ácido shikímicoRuta del ácido shikímico

BiosíntesisBiosíntesis

Citoplasma

TRP

Triptamine (TAM)

N Hidroxi triptamine

Indole acetaldoxime

Indole acetaldehide

IAA

BiosíntesisBiosíntesis

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

IPAIndole 3 Piruvato

????

Bartel et al. 2001IAA TRP dep, IAA de respuestaGlucosinate es molécula de almacenamiento

Mutantes de TRP si se Mutantes de TRP si se encuentran: encuentran: trp2, trp3trp2, trp3 estos estos sintetizan 50X más AIAsintetizan 50X más AIA

Al marcar con N15 el atranilato Al marcar con N15 el atranilato en mutante ORP solo marca IAA y en mutante ORP solo marca IAA y no TRPno TRP

Trp2 y trp3Trp2 y trp3 no acumulan TRP si no acumulan TRP si IAAIAA

Al marcar agua con deuterio se Al marcar agua con deuterio se marca más AIA que TRPmarca más AIA que TRP

Lemma, N15 TRP muy poco AIA Lemma, N15 TRP muy poco AIA marcadomarcado

En maiz antranilato induce En maiz antranilato induce respuestas tipo auxínico pero respuestas tipo auxínico pero TRP noTRP no

Trp1Trp1 fenotipo de AIA def. plt fenotipo de AIA def. plt ramifica posterior a ramifica posterior a Trp1Trp1

Evidencida de ruta independiente del TRPEvidencida de ruta independiente del TRP

BiosíntesisBiosíntesis

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

IPAIndole 3 Piruvato

????

Bartel et al. 2001IAA TRP indep produce IAA constitutivo

CatabolismoCatabolismo Remoción irreversible de IAARemoción irreversible de IAA 2 vías principales2 vías principales

– Oxidación de anillo indole (más común)Oxidación de anillo indole (más común)– Decarboxilación de cadena lateralDecarboxilación de cadena lateral

ProductosProductos– 2 oxindole 3 ácido acético2 oxindole 3 ácido acético– Indole 3 acetyl ácido aspárticoIndole 3 acetyl ácido aspártico

No se conocen los genes asociados a estos procesos.No se conocen los genes asociados a estos procesos. La concentración de ambos aumenta la aumentar el La concentración de ambos aumenta la aumentar el

IAA libre.IAA libre. Compuestos con grupo indole son sensibles a Compuestos con grupo indole son sensibles a

la luzla luz– Solución de AIA se degradaSolución de AIA se degrada

CatabolismoCatabolismoActividad de la oxidasa

ConjugaciónConjugación

Combinación reversible de IAA con Combinación reversible de IAA con diferentes compuestos y se usan en diferentes compuestos y se usan en momentos específicosmomentos específicos

Se almacenan en vacuolas ySe almacenan en vacuolas y//o ret. o ret. endopl.endopl.

Compuestos son transportablesCompuestos son transportables Tipo de conjugación depende de Tipo de conjugación depende de

especie y de etapa del desarrolloespecie y de etapa del desarrollo Conjugados son liberados por hidrólisisConjugados son liberados por hidrólisis Mayoría de enzimas de hidrólisis en REMayoría de enzimas de hidrólisis en RE

AzúcaresAzúcares Azúcares-alcoholAzúcares-alcohol AminoácidosAminoácidos

– AsparticoAspartico– GlutaminaGlutamina– AlaninaAlanina– GlicinaGlicina– ValinaValina

PéptidosPéptidos ProteínasProteínas

ConjugaciónConjugación

TransporteTransporte

Movimiento basípeto en tallos, Movimiento basípeto en tallos, acrópeto en raíces.acrópeto en raíces.

1 cm1 cm//hrhr Sistema saturableSistema saturable Movimiento polar permite Movimiento polar permite

regulación del crecimiento y regulación del crecimiento y desarrollodesarrollo

Nature Chemical Biology 5, 325 - 332 (2009)

Modelo Modelo Quimiosmótico de Quimiosmótico de transportetransporte

– Auxina entra Auxina entra pasivamente o via pasivamente o via transportadortransportador

– ATPasa saca HATPasa saca H++ de de citosol y acidifica citosol y acidifica paredpared

– Bajo pH en pared Bajo pH en pared mantiene IAA-H mantiene IAA-H asociado y al asociado y al entras se disociaentras se disocia

– IAA es transportado IAA es transportado a la base de la a la base de la célula o se acumula célula o se acumula en citosol o en citosol o cloroplastocloroplasto

TransporteTransporte

HomeostasisHomeostasis

Aplicaciones exógenasAplicaciones exógenas

Efectos FisiológicosEfectos Fisiológicos

Define patrón de desarrollo en Define patrón de desarrollo en embriónembrión

División celularDivisión celular Elongación del coleoptilo y del talloElongación del coleoptilo y del tallo EnraizamientoEnraizamiento Diferenciación del tejido vascularDiferenciación del tejido vascular Desarrollo de frutosDesarrollo de frutos TropismosTropismos

Dominancia ApicalDominancia Apical

Elongación CelularElongación Celular

TropismosTropismos

Otros efectos Otros efectos fisiológicosfisiológicos Formación de raíces lateralesFormación de raíces laterales Retarda abscición de frutosRetarda abscición de frutos Regula el desarrollo de yemas Regula el desarrollo de yemas

floralesflorales Promueve el desarrollo de frutos Promueve el desarrollo de frutos

partenocárpicospartenocárpicos Induce diferenciación vascularInduce diferenciación vascular

Genética MolecularGenética Molecular

Respuesta molecular asociada al crecimiento1. Receptor (ABP1)2. Transducción3. Respuesta

Rápida1. Bomba de protones2. Secreción

4. Respuesta Lenta1. Activación de

proteínas reguldoras

2. Síntesis de mRNA3. Síntesis de

proteínas de crecimiento

Genes asociados a auxinasGenes asociados a auxinasAux/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

Regulación de síntesis de Regulación de síntesis de proteínasproteínas

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 libera 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

DegradaciDegradación de genes ón de genes inducidos por auxinas: inducidos por auxinas: ubiquitinaciónubiquitinación

Regulación por Regulación por ubiquitinaciónubiquitinación

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.

ABP1ABP1

•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

Auxinas inducen resp lenta (cambios en Auxinas inducen resp lenta (cambios en expresión de genes y resp rápidas como cambios expresión de genes y resp rápidas como cambios en la membranaen la membrana

Las rápidas no se asocian a procesos de Las rápidas no se asocian a procesos de regulaciónregulación de la TC, pej hiperpolarización de la pl, de la TC, pej hiperpolarización de la pl, hinchamiento de de los protoplastos que se hinchamiento de de los protoplastos que se inducen segundos después de la adición de inducen segundos después de la adición de auxinas:transp de iones y osmorregulación de la auxinas:transp de iones y osmorregulación de la membranamembrana

Localizada: en PL pero tiene KDEL seq que la Localizada: en PL pero tiene KDEL seq que la localiza en RE, mayoria en RE pero aquí pH muy localiza en RE, mayoria en RE pero aquí pH muy alto para union de auxinasalto para union de auxinas

TIR1TIR1

Las auxinas regulan la TC al Las auxinas regulan la TC al promover la degradación de promover la degradación de genes Auxgenes Aux//IAA .IAA .

La auxina se une a TIR 1 La auxina se une a TIR 1 (proteína tipo F-box) en el (proteína tipo F-box) en el sitio SCF-TIR1 y la estabilizasitio SCF-TIR1 y la estabiliza

AuxAux//IAA se poliubiquitina y IAA se poliubiquitina y es degradado en el es degradado en el proteosomaproteosoma

La pérdida del represor La pérdida del represor permite a la expresión de permite a la expresión de los genes depend. De ARFlos 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 AIAC. 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