citoquininas - REGULADORES DE CRECIMIENTO

CITOQUININAS
HISTORIA
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!


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.
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
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
Ribosido-Z
Ribotido-Z
tRNA
Citoquinas sintéticas



Kinetina
Benzyl-adenina
Tetrahydropyranyl-benzyl-adenina
Anticitoquininas
Actividad comparada
Factores de Sensibilidad
RECEPTIVIDAD
AFINIDAD
cambio en número de receptores
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
Ruta del Acido Mevalónico
Síntesis a partir de tRNA
1.
2.
En tRNA predomina isómero cis y en
la planta predomina trans
En callos de tabaco que no necesitan
ck para crecer la tasa de degradación
de tRNA-z no es suficiente para
mantener el nivel de ck libre
observado
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?
Catabolismo


Remoción irreversible de citoquininas
Vía Citoquinina oxidasa
Isopentenil adenina
Citoquinina
oxidasa
adenina
+
3 metyl-2-butenal
N-conjugación
ZEATINA
UREA
Transporte

Ribonucleótido de zeatina
– Forma más común de transporte

Bidireccional
Homeostasis
Auxina
Precursores de citoquinina
AMP
Isopentenylpirofosfato
Citoquininas activas
Conjugados inactivos
Zeatina, ribosido de Z
Isopentenyladenina
Isopentenyladenosina
7 y 9 N-glucósidos
O-glucósidos
B-glucosidasa
Auxina
Ck oxidasa
Metabolitos Inactivos
Adenina y
derivados de adenina
Conjug. de Auxina
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
Auxinas
Citoquininas
Sacarosa
Señales específicas
Regulación metabólica
Agostino y Kiever, 1999
División celular y
giberelinas
•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
Senescencia
Agrobacterium tumefaciens
Otros efectos fisiológicos



Estimula pérdida de agua por
transpiración
Elimina dormancia en algunas semillas
Estimula formación de tubérculos
Genética Molecular
Respuesta molecular
asociada al
crecimiento
1. Receptor
2. Transducción
3. Respuesta Rápida
1.
2.
Bomba de protones
Secreción
1.
Activación de proteínas
reguldoras
Síntesis de mRNA
Síntesis de proteínas
de crecimiento
4. Respuesta Lenta
2.
3.
Sistema de dos
componentes
Kakimoto, 2003
Genes 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
Tipo B: activador de TC no
influenciado por ck
ARR: arabidopsis response
regulator
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)
Kakimoto, 2003
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