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CITOQUININAS-2015

1892 Weisner (Observaciones y Teorías) Sugiere existencia de compuesto que regula la división celular.

1913/1921 Haberlandt Extracto de floema induce división celular en parénquima de tubérculos de papa y heridas

Si herida es lavada con agua, no se forma callo – XLT: compuesto soluble

Define término: totipotencia

1950 Skoog (U. Wisconsin)

Estudiaba brotación de novo en tallos de tabaco cultivados in vitro

Respuesta muy variable > in vitro shoots en medio de cultivo

Prueba agua de coco – Steward at Cornell investiga componentes- que no interfiera

Skoog (1500 m en Suecia 1932) contactó depto de Bioq. 1952 reportan fracción de

agua de coco 4.000 x mas activa, estable a temp, no volatil, orgánico

1951 Carlos Miller

Beca en grupo de Skoog. Busca en extracto de levadura actividad promotora de brotación.

Encontró cultivo (botella) con alta actividad promotora en tallos de tabaco, no las otras,

Observó que actividad precipitaba con AgNO3, igual q purinas y pirimidinas y probó estas

individualmente pero no hubo resp. pero la duda persistió x reporte de skoog de auxinas +

adenina promovían división. Probó diferentes fuentes de ADN entre ella Herring Sperm

(arenque) y tenía alta actividad y precipitaba con AgNO3!

HISTORIA

Historia cont.

1957 Skoog y Miller

Proponen teoría del crecimiento y desarrollo: este es controlado por la relación de auxina y citoquininas (kinetina). Callos de tabaco.

1956 Skoog y Liberman

Observan que kinetina aumenta el tamaño de las hojas

1958 Wickson y Thimann

Observan que kinetina rompe dominancia apical en Pisum sativum y rompe letargo de semillas de lechuga, tabaco, trévol otros.

1962 Oberbeek and Loeffler

Kinetina alarga vida de vegetales al reducir tasa de descomposición de proteínas

1963 Letham Australia y Miller en US

primeros en aislar citoquinina de plantas, ambos en granos de maíz.

ZEATINA

Se compró HS pero no tenía actividad. Cuando HS se puso “viejo” empezó a mostrar activdad. Probó si autoclavando favorecía el envejecimiento y así fue. El compuesto se logró purificar

1955 Miller et al – Describen actividad en artículo. Y proponen ue se denomine kinetina.

– El grupo de Steward encontró en coco a difenilurea

Definición

Sustancia que en presencia de una concentración óptima de auxina, induce división celular en cultivos in vitro de médula de tabaco

Bioensayos

Inducción de división en células de médula de tabaco

Inducción de división en células de callo soya

Expansión de células de cotiledones de rábano

Inhibición de la senescencia medido por reducción de degradación de la clorofila.

Citoquininas naturales

Adenina

Zeatina (trans y cis)

Dihidro-zeatina

Dimetilalil adenina (DMAA)

Isopentenil adenina

Citoquininas

Naturales

Citoquinas sintéticas

Kinetina

Benzyl-adenina

Tetrahydropyranyl-benzyl-adenina

Anticitoquininas

Spichal et al 2007 demuestran que estos compuestos actuan inhibiendo CDKs y no los receptores De las citoquininas en ARBD Jorunal of Biolo Chem 282.

Actividad comparada

Factores de Sensibilidad

RECEPTIVIDAD cambio en número de receptores AFINIDAD cambio en receptores por modificaciones covalentes o cambios alostéricos causados por unión de una molécula al receptor CAPACIDAD DE RESPUESTA cambios en la cadena de eventos posteriores a la unión del RC al receptor EFICIENCIA DE ABSORCION cambios en el sistema de absorción de RC METABOLISMO degradación endógena

Sitios de síntesis

Raíces Meristemos de raíz y tallo Cambium Tejidos de almacenamiento (conjugados) Tejidos en crecimiento

– Semillas – Frutos – Raíces – Yemas laterales – Endospermo líquido

Biosíntesis

Ru

ta d

el

Acid

o M

eva

lón

ico

Conjugación

Combinación reversible de citoquininas 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

Se puede combinar con: Glucosa, ribonucleósidos y ribonucleótidos

Conjugación

Intermediarios en síntesis?

N-conjugación

Catabolismo

Remoción irreversible de citoquininas

Vía Citoquinina oxidasa

Isopentenil adenina adenina 3 metyl-2-butenal + Citoquinina oxidasa

UREA

ZEATINA

Ribonucleótido de zeatina

– Forma más común de transporte

Bidireccional

Transporte

Homeostasis

Auxina

Auxina

Conjug. de Auxina Metabolitos Inactivos

Adenina y derivados de adenina

Ck oxidasa

Precursores de citoquinina

AMP Isopentenylpirofosfato

Citoquininas activas Conjugados inactivos

Zeatina, ribosido de Z Isopentenyladenina Isopentenyladenosina

7 y 9 N-glucósidos

O-glucósidos

B-glucosidasa

Efectos Fisiológicos

En combinación con auxinas regulan la relación parte aérea:raiz

Regula dominancia apical – Activa crecimiento de yemas laterales

Induce división celular

Induce formación de órganos in vitro

Retarda senescencia de hojas

En combinación con etileno y luz regula el crecimiento de dicots en la oscuridad

División Celular

Auxina

Agostino y Kiever, 1999

Auxinas

Citoquininas

Sacarosa

Señales específicas

Regulación metabólica

Citoquininas y morfogénesis

A. Reyes

Feyisola et al, 2015

Senescencia

Otros efectos fisiológicos

Estimula pérdida de agua por transpiración

Elimina dormancia en algunas semillas

Estimula formación de tubérculos

Aplicaciones Comerciales

Regula dominancia apical – Activa crecimiento de yemas laterales

Induce formación de órganos in vitro

Retarda senescencia de hojas

Eliminan dormancia en algunas yemas y semilllas

Estimulan la formación de tubérculos en papa

Genética Molecular

Respuesta molecular asociada al crecimiento

1. Receptor 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

Sistema de dos componentes

Kakimoto, 2003

Genes asociados a las citoquininas

Structures of cytokinin receptors and other proteins of the cytokinin signalling pathway. Amino acids that participate in the phosphorelay are circled. Other characteristic consensus motifs are also indicated. Mutations that lead to loss of function in CRE1/AHK4 are shown below the CRE1/AHK4 structure [17,20]. Abbreviations: aa, amino acids; AD, acidic domain; CHASE, cyclases/histidine kinases associated sensory extracellular; GARP, DNA-binding motif; HK, histidine kinase; LB, putative ligand binding domain; NLS, nuclear localisation signal; OD, output domain; RD, receiver domain; RLD, receiver-like domain; TM, transmembrane domain. Domains are according to [12,27,34,38]. A longer open reading frame of CRE1 coding for additional 23 amino acids at the N-terminal end was also identified

Kakimoto, 2003

Tipo B: activador de TC no influenciado por ck Tipo A: represor de TC, influenciado por ck Type A no fosforilado inhibe la TC inducida por Tipo B, su fosforilación permite TC de Tipo B. Tipo B sintetiza Tipo A (autoregulación)

ARR: arabidopsis response regulator

Fig. 1. Model for the cytokinin multistep two-component circuitry through histidine (H),

and aspartate (D) phosphorelay, involving histidine-kinase receptors (HK),

phosphotransfer proteins (HPT), a “pseudo–HPT” with an asparagine (N) instead of the

D, and A-type and B-type RRs. Each signaling step is executed by a family of genes

that largely act redundantly, as illustrated.

B Müller, J Sheen Science 2007;318:68-69