Revisión bibliográfica

Óxido nítrico (NO)

Reguladores de crecimiento

AF-5402

Arabela Vega Aguilar

Octubre 2011

• 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.

Introducción: NO en animales

• 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.

Introducción: NO en plantas

• molécula simple,

• inorgánica,

• neutral,

• gaseosa y de

• tamaño pequeño

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.

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-).

Estructura

Transporte: NO

• Corta distancia: membrana lipofílica.

• Larga distancia: espacio intercelular donde migra NO (N2O) hacia la atmósfera y de la raíz al tallo.

Biosíntesis

NO dependiente de la Arginina existe en el peroxisoma, la mitocondria, plastidios y el citosol

Figura 1. Fuente: Badouin 2010.

Ruta enzimática: NO2 =>NR => NO

membrana plastidios

mitocondria

Ruta no-enzimáticos en plastidios y el apoplasto.

Ni-NR

Biosíntesis

1. Mitocondria

NO se produce y se consume en esta organela.

2. Raíz

Generación y distribución del NO en raíces y rizosfera.

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.

v

v

Figura 2. Reacciones que producen NO en la mitocondria de la planta..Fuente Kaiser et al (2006),

Biosíntesis

v

v

L-Arg + NAD(P)H + H+ +O2 =>

L-Citr + NAD(P)+ +NO

NO2– + e– + 2H+ =>

2NO + H2O

Figura 2. Reacciones que producen NO en la mitocondria de la planta..Fuente Kaiser et al (2006),

Biosíntesis

Biosíntesis

1. Nitrificación bacterial.

2. Denitrificación bacterial.

3. NO en célula de raíz generado por cNR y/o NOS.

4. NO en apoplasto de PM-NR y NI-NOR.

5. NO liberado del suelo entre la atmósfera y el espacio aéreo de la planta.

Figura 3. Fuente: Stöher y Ullrich (2002)

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)

Efectos in vitro en Linum usitatissimum

4 DIASTejido meristemático que surge de las regiones epidermales o sub epidermales del explante, formando domos.

8 DIASLos domos se transforman en brotes .

12 DIASLos brotes se elongan.

MEDIO CULTIVO +5μM de SNPMedio de cultivo

Figura 4. Kalra y Babbar (2010)

Efectos in vitro en Linum usitatissimum

Figura 5. Kalra y Babbar (2010)

Concentraciones de 0, 1, 2,3 y 4 μM de SNAP, mejor resultado a 2 μM de SNAP.

Efectos in vitro en Linum usitatissimum

Figura 6. Modificado de Kalra y Babbar (2010)

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.

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

Depletion 200 μM cPTIO

10 μM SNP

a. Raíces primarias removidas del hipocotilo de 10 días de pepino y tratadas.

b. Semillas germinadas de tomate.

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)

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)

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)

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.

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.

¡Gracias!

cPTIO

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

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