CITOQUININASCITOQUININAS

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

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

Historia cont.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.

ZEATINAZEATINA

DefiniciónDefinición

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

BioensayosBioensayos

Inducción de división en células de Inducción de división en células de médula de tabacomédula de tabaco

Inducción de división en células de Inducción de división en células de callo soyacallo soya

Expansión de células de cotiledones de Expansión de células de cotiledones de rábano rábano

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

Citoquininas naturalesCitoquininas naturales

AdeninaAdenina Zeatina (trans y cis)Zeatina (trans y cis) Dihidro-zeatinaDihidro-zeatina Dimetilalil adenina (DMAA)Dimetilalil adenina (DMAA) Isopentenil adeninaIsopentenil adenina

CitoquininasCitoquininas

NaturalesNaturales

Ribosido-Z Ribotido-Z

tRNA

Citoquinas sintéticasCitoquinas sintéticas

KinetinaKinetina Benzyl-adeninaBenzyl-adenina Tetrahydropyranyl-benzyl-Tetrahydropyranyl-benzyl-

adeninaadenina

AnticitoquininasAnticitoquininas

Actividad comparadaActividad comparada

Factores de Factores de SensibilidadSensibilidad

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 síntesisSitios de síntesis

RaícesRaíces Meristemos de raíz y talloMeristemos de raíz y tallo CambiumCambium Tejidos de almacenamiento Tejidos de almacenamiento

(conjugados)(conjugados) Tejidos en crecimientoTejidos en crecimiento

– SemillasSemillas– FrutosFrutos– RaícesRaíces– Yemas lateralesYemas laterales– Endospermo líquidoEndospermo líquido

Biosíntesis Biosíntesis

Ru

ta d

el A

cid

o M

evaló

nic

o

Síntesis a partir de Síntesis a partir de tRNAtRNA

1.1. En tRNA predomina isómero cis En tRNA predomina isómero cis y en la planta predomina transy en la planta predomina trans

2.2. En callos de tabaco que no En callos de tabaco que no necesitan ck para crecer la tasa necesitan ck para crecer la tasa de degradación de tRNA-z no es de degradación de tRNA-z no es suficiente para mantener el nivel suficiente para mantener el nivel de ck libre observadode ck libre observado

ConjugaciónConjugación

Combinación reversible de citoquininas Combinación reversible de citoquininas con diferentes compuestos y se usan en con 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 especie Tipo de conjugación depende de especie

y de etapa del desarrolloy de etapa del desarrollo Se puede combinar con:Se puede combinar con:

Glucosa, ribonucleósidos y ribonucleótidosGlucosa, ribonucleósidos y ribonucleótidos

ConjugaciónConjugación

Intermediarios en síntesis?

CatabolismoCatabolismo

Remoción irreversible de Remoción irreversible de citoquininascitoquininas

Vía Citoquinina oxidasaVía Citoquinina oxidasa

Isopentenil adenina adenina 3 metyl-2-butenal+Citoquininaoxidasa

N-conjugación

UREA

ZEATINA

Ribonucleótido de zeatinaRibonucleótido de zeatina– Forma más común de transporteForma más común de transporte

BidireccionalBidireccional

TransporteTransporte

HomeostasisHomeostasis

Auxina

Auxina

Conjug. de AuxinaMetabolitos Inactivos

Adenina y derivados de adenina

Ck oxidasa

Precursores de citoquinina

AMPIsopentenylpirofosfato

Citoquininas activas Conjugados inactivos

Zeatina, ribosido de ZIsopentenyladeninaIsopentenyladenosina

7 y 9 N-glucósidos

O-glucósidosB-glucosidasa

Efectos FisiológicosEfectos Fisiológicos

En combinación con auxinas regulan la En combinación con auxinas regulan la relación parte aérea:raizrelación parte aérea:raiz

Regula dominancia apicalRegula dominancia apical– Activa crecimiento de yemas lateralesActiva crecimiento de yemas laterales

Induce divisiInduce división celularón celular Induce formación de órganos in vitroInduce formación de órganos in vitro Retarda senescencia de hojasRetarda senescencia de hojas En combinación con etileno y luz regula En combinación con etileno y luz regula

el crecimiento de dicots en la oscuridadel crecimiento de dicots en la oscuridad

División CelularDivisión Celular

Auxina

Agostino y Kiever, 1999

Auxinas

CitoquininasSacarosa

Señales específicasRegulación metabólica

División celular y División celular y giberelinasgiberelinas

•mRNA de cdc activada por Giberelinas

•mRNA de ciclina•Síntesis de DNA•Acumulación de células en G2• Alista células para entrar a M

Citoquininas y morfogénesis

A. Reyes

SenescenciaSenescencia

Agrobacterium Agrobacterium tumefacienstumefaciens

Otros efectos Otros efectos fisiológicosfisiológicos Estimula pérdida de agua por Estimula pérdida de agua por

transpiracióntranspiración Elimina dormancia en algunas Elimina dormancia en algunas

semillassemillas Estimula formación de tubérculosEstimula formación de tubérculos

Genética MolecularGenética Molecular

Respuesta molecular asociada al crecimiento1. Receptor2. Transducción3. Respuesta

Rápida1. Bomba de protones2. Secreción

4. Respuesta Lenta1. Activación de

proteínas reguldoras

2. Síntesis de mRNA3. Síntesis de

proteínas de crecimiento

Sistema de dos Sistema de dos componentescomponentes

Kakimoto, 2003

Genes asociados a auxinasGenes asociados a auxinas

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