Óxido nítrico (NO) Revisión bibliográfica Reguladores de crecimiento

Presentación del tema: "Óxido nítrico (NO) Revisión bibliográfica Reguladores de crecimiento"— Transcripción de la presentación:

1 Óxido nítrico (NO) Revisión bibliográfica Reguladores de crecimiento
AF-5402 Arabela Vega Aguilar Octubre 2011

2 Introducción: NO en animales
En tejidos de mamíferos. Transporte de iones y regulación de canales de iones. Desarrollo de tejidos, plasticidad sináptica, neurogeneración y apoptosis. Premio Nobel en Medicina por NO en sistema cardiovascular. Premio Nobel FISIOLOGIA O MEDICINA a tres gringos por los descubrimientos sobre el óxido nítrico como una molécula de señalización en el sistema cardiovascular. 1998

3 Introducción: NO en plantas
Participación del NO en procesos inducidos por auxinas en la raíz. Rol antioxidante especializado de coevolución para la detoxificación con las especies reactivas de oxígeno. Vías de transducción de señales de varios reguladores de crecimiento. NO como regulador de crecimiento porque actúa en diferentes compartimientos, direcciones opuesta y es esencial para la homeostasis de procesos celulares. Primera evidencia 1997, participación del NO en procesos inducidos por auxinas en la raíz. Inicialmente se planteó que el NO podía funcionar como antioxidante. Relación ROS con estructura. ABA, ETILENO, AUXINAS, POLIAMINAS El NO se comporta como un regulador de crecimiento, versatilidad de la molécula le confiere la propiedad de actuar simultáneamente en diferentes compartimientos y en direcciones opuestas lo que lo hace un componente esencial en el mantenimiento de la homeostasis de los procesos celulares.

4 Estructura molécula simple, inorgánica, neutral, gaseosa y de
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5 Estructura Radical libre con un electrón desapareado.
Ambiente celular influencia reactividad y respuesta. Sistemas que producen NO. Enzimáticos y no enzimáticos que lo remueven. Estado redox del ambiente celular. NO moverse dentro de la célula con facilidad. Ambiente celular influencia reactividad y respuesta biológica.

6 Estructura El radical libre NO puede ganar o perder un electrón para formar NO- o NO+. Puede reaccionar con O2 para formar NO2-. Puede reaccionar con ROS para formar moléculas como el peroxinitrito (ONOO-). Los compuesto derivados del NO se les conoce como especies reactivas de nitrógeno; el radical libre NO- puede ganar o perder un electrón (para formar NO- o bien NO+), también puede reaccionar con di-oxigeno para formar NO2-. Es importante destacar que puede reaccionar con especies reactivas de oxígeno como el O2 para originar moléculas como el peroxinitrito (ONOO-).

7 Transporte: NO Corta distancia: membrana lipofílica.
Larga distancia: espacio intercelular donde migra NO (N2O) hacia la atmósfera y de la raíz al tallo. Transporte a corta distancia a través de la membranas con capa lipofílica resulta sencillo también. Larga distancia indirectamente en experimentos en donde suelos y plantas liberan NO y N2O (oxido nitroso), en plantas con un espacio intercelular que les permita la migración de NO (como N2O) hacia la atmósfera y de la raíz al tallo a una velocidad suficiente y con una vida media aparentemente suficiente.

8 Biosíntesis Ruta enzimática: NO2 =>NR => NO membrana plastidios
mitocondria Ruta no-enzimáticos en plastidios y el apoplasto. Ni-NR Ruta enzimática convierte NO2 a NO en el citosol mediante la NR. En la membrana plasmática, los plastidios y la mitocondria a través de la Ni-NR. nitrito, oxido nítrico oxidoreductasa El NO2 puede ser convertido en NO por procesos no-enzimáticos en los plastidios y el apoplasto. La producción de NO dependiente de la Arginina existe en el peroxisoma, la mitocondria, plastidios y el citosol y es posible que estén involucrados en actividades de síntesis de NO y enzimas no identificadas que metablizan las poliaminas. NO dependiente de la Arginina existe en el peroxisoma, la mitocondria, plastidios y el citosol Figura 1. Fuente: Badouin 2010.

9 Biosíntesis 1. Mitocondria
NO se produce y se consume en esta organela. 2. Raíz Generación y distribución del NO en raíces y rizosfera.

10 Biosíntesis v El NO también puede ser producido por transporte de electrones mitocondrial, reduciendo NO2 a NO. (línea punteada) NOS en Arabidopsis produce NO a partir de la l-arginina importada del citosol. La NOS (AtNOS1) es probablemente importada al interior de la membrana. Figura 2. Reacciones que producen NO en la mitocondria de la planta..Fuente Kaiser et al (2006),

11 Biosíntesis NO2– + e– + 2H+ => 2NO + H2O
v NO2– + e– + 2H+ => 2NO + H2O L-Arg + NAD(P)H + H+ +O2 => L-Citr + NAD(P)+ +NO Figura 2. Reacciones que producen NO en la mitocondria de la planta..Fuente Kaiser et al (2006),

12 Biosíntesis Nitrificación bacterial. Denitrificación bacterial.
NO en célula de raíz generado por cNR y/o NOS. NO en apoplasto de PM-NR y NI-NOR. NO liberado del suelo entre la atmósfera y el espacio aéreo de la planta. Figura 3. Fuente: Stöher y Ullrich (2002) Nitrato reductasa del citosol cNR NOS (oxido nítrico sintasa) PM-NR: Nitrato reductasa de la membrana plasmática NI-NR: Nitrito-oxido nítrico oxidoreductasa

13 Efectos in vitro en Linum usitatissimum
Kalra y Babbar (2010) probaron la callogénesis, organogénesis del tallo y rizogénesis a partir de explantes del hipocótilo con los siguientes donadores de NO: SNP (Nitroprusinato de sodio) SNAP (S-nitroso-N-acetylpenicillamina) y SIN-1 (Molsidomina)

14 Efectos in vitro en Linum usitatissimum
Medio de cultivo MEDIO CULTIVO +5μM de SNP 4 DIAS Tejido meristemático que surge de las regiones epidermales o sub epidermales del explante, formando domos. 8 DIAS Los domos se transforman en brotes . 12 DIAS Los brotes se elongan. Figura 4. Kalra y Babbar (2010)

15 Efectos in vitro en Linum usitatissimum
Figura 5. Kalra y Babbar (2010)

16 Efectos in vitro en Linum usitatissimum
Concentraciones de 0, 1, 2,3 y 4 μM de SNAP, mejor resultado a 2 μM de SNAP. Comentar sobre sensibilidad, tipo de cultivo y requerimientos según necesidades. Figura 6. Modificado de Kalra y Babbar (2010)

17 Efectos in vitro en Linum usitatissimum
Los autores sugieren que en lino el NO parece ser: regulador de genes del ciclo celular, regulador de actividades genéticas de la mitosis, modulador de expresión de genes asociado a la diferenciación del meristema.

18 Efectos in vitro de NO en raíces
Correa-Aragunde et al (2006) explican la importancia del NO para determinar la morfología y el patrón de desarrollo de las raíces. Se evalúa: Raíces adventicias Raíces laterales Pelos radicales

19 b. Semillas germinadas de tomate.
10 μM SNP a. Raíces primarias removidas del hipocotilo de 10 días de pepino y tratadas. b. Semillas germinadas de tomate. COMENTAR SOBRE IMPORTANCIA DE APLICACIÓN AGRONÓMICA. Mejor anclaje. Mayor eficiencia de absorción de nutrientes. Reducción del tiempo de almácigo. c. Semillas germinadas de Arabidopsis germinadas en medio, posteriormente transferidas al medio que contienen H2O, cPTIO y SNP. Fig. 7. Correa-Aragunde et al (2006) Depletion 200 μM cPTIO

20 Efectos in vitro de NO en raíces
Aplicación de auxina en la raíz resulta en una producción localizada de NO durante: formación de raíces laterales (LR) formación de pelos radicales (RH) y respuesta al gravitropismo (acúmulo en la punta de la raíz)

21 Modo de uso El óxido nítrico no se agrega directamente al medio de cultivo o a la planta, se utilizan donadores de NO: SNP (Nitroprusinato de sodio) SNAP (S-nitroso-N-acetylpenicillamina) y SIN-1 (Molsidomina)

22 Modo de acción Relación inversa con el etileno. Relación con ABA.
Estimulante de la germinación. De-etiolación Elongación del hipocotilo. Induce reacciones de defensa ante patógenos.

23 Modo de acción A baja Cn aumento en la expansión del tejido en hojas y raíces, inhibitorios en altas concentraciones. NO se relaciona con el cierre estomático mediado por ABA. Estrés por patógenos producen O2 como gente antimicrobial en, NO produce ONOO que actúa mejor para patógenos. NO estimula lignificación en las paredes celulares de tejidos afectados. A baja Cn aumento en la expansión del tejido en hojas y raíces, inhibitorios en altas concentraciones. NO endógeno y exógeno se relaciona con el cierre estomático mediado por el ABA. En situaciones de estrés inducidas por patógenos las plantas producen ROS como O2 que por sí solo funciona como agente antimicrobial en el apoplasto y el tejido celular, éste al reaccionar con el NO (que se produce en mayor cantidad en estas situaciones) produce el peroxynitrito, el cuál actúa como un agente más reactivo y letal para los patógenos que las ROS. Se ha reportado que como respuesta a un ataque de patógenos más severo el NO estimula la lignificación en las paredes celulares de tejidos afectados.

24 ¡Gracias!

25 cPTIO 2-(4-Carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxyl-3-oxide (CPTIO)

26 Beligni y Lamattina (2000) reportan que el NO podría formar parte de las señales mediadas por la luz, dependiente o independientemente de los receptores presentes; prueba de lo anterior es que en la germinación, de-etiolación e inhibición del hipocótilo y la elongación internodal pueden ser desencadenadas por el NO en condiciones de completa oscuridad o muy baja cantidad de luz, insuficiente para desencadenar estos procesos