Defensas antioxidantes y MCP 2016

ROS en MCP Reactive Oxygen Species in Plant Cell Death. Van Breusegem F and Dat JF. 2006. Plant Physiology. 141:. 384–390

Development of leaves in seedlings derived from non-photooxidized (control) seeds and seeds photooxidized at 2 or 10 μmol m−2 s−1, at 7, 14 and 21 DAS. Bar values are means of four replicates of 30 seedlings. (B, C) Images of representative seedlings at 14 DAS: (B) seedlings from control seeds; (C) seedlings from photooxidized seeds at 10 μmol m−2 s−1.

Transverse sections of one cotyledon at 3 DAS. (A) control; (B–D) details of margin, adaxial side and abaxial side, respectively. (E) Cotyledon of a seedling derived from seed photooxidized at 2 μmol m−2 s−1; (F–H) details of margin, adaxial side and abaxial side, respectively. (I) Cotyledon of a seedling from seed photooxidized at 10 μmol m−2 s−1; (J–L) details of margin, adaxial side and abaxial side, respectively. The images are representative of at least 10 sections of cotyledons from different seedlings, from three independent treatments

TEM

O2 •− production during morphogenesis: seedlings derived from control seeds and seeds photooxidized for 3 days at 2 or 10 μmol m−2 s−1 were monitored following NBT staining. (A) 3 DAS and 7 DAS seedlings vary greatly from control to 10 μmol m−2 s−1 , with reductions in development and increases in NBT staining. (B) Detail of shoot apices at 21 DAS, with clear differences in: (1) development of first leaves; (2) cotyledon expansion; (3) NBT staining in cotyledons. Note that NBT staining did not affect the first leaves in any treatment. NBT: nitro-blue tetrazolium chloride

• NBT (Nitro blue tetrazolium) es un compuesto químico constituido por dos fracciones de tetrazol. • NBT (Nitro blue tetrazolium) es un oxidante, que se usa en conjunción con BCIP (5-bromo-4-chloro-3indolyl-phosphate) o derivados BCIP para detectar actividad fosfatasa. • NBT es también un sustrato para deshidrogenasa y otros oxidantes . Luego es frecuentemente usado para probar viabilidad celular, proliferación y citotoxidad y es frecuentemente usado en estudios histoquímicos. • NBT es incoloro e insoluble en agua, pero forma un precipitado azul oscuro, altamente insoluble, después de ser reducido enzimáticamente.

MDA Malondialdehyde es generado por especies reactivas de oxígeno (ROS), y por ello es usado in vivo como un bio marcador de estrés oxidativo

• Malondialdehyde es el compuesto orgánico con la fórmula CH2(CHO)2. Esta especie reactiva ocurre naturalmente y es un marcador de estrés oxidativo. • Malondialdehyde es generado desde ROS, y por ello usado in vivo como un bio-marcador de estrés oxidativo. • ROS degrada los lípidos poli-insaturados formando malondialdehyde. Este compuesto es un aldehidro reactivo y es uno de las muchas reactive electrophile species que causan estrés tóxico en células. • Malondialdehyde reacciona con deoxidenosine y deoxyguanosine en el DNA

Peroxidase isozymes (POX, POD and APX) La enzima superóxido dismutasa (SOD) cataliza la dismutación de superóxido en oxígeno y peróxido de hidrógeno CAT: catalasa

Producción y destino metabólico de varias ROS (peróxido de hidrógeno, anión superóxido, oxígeno singulete) en diferentes compartimientos celulares

ROS, reactive oxygen species; PSI, fotosistema I; PSII, fotosistema II; ETC, cadena de transporte de electrones; SOD, superoxido dismutasa; CAT, catalasa; AsA/GSH, ácido ascórbico/glutathione

In plantas, el ciclo glutathione-ascorbate opera en citosol, mitocondrias, plástidos, peroxisomas

La enzima APX (ascorbato peroxidasa) cataliza la reducción del H2O2 en agua, con el ácido ascórbico sirviendo como un donor de electrones DHAR (dehydroascorbato reductasa) utiliza los electrones provistos por GSH para reducir DHA (ácido dehidroascórbico) en AsA (ácido ascórbico) DHA es previamente producido por MDHA (monodehydroascorbato) GSH es oxidizado en GSSG (gluthatione disulfido) por DHAR GSSG es luego reducido en GSH reacción catalizada por GR (glutatione reductasa) APX, MDAR, DHAR y GR son 4 enzimas claves presentes en el ciclo AsA-GSH Interconversión: AsA/DHA, GSH/GSSG y NAP(P)H/NAD(P)

POX • La POX (Peroxidasa de plantas clase III), es una óxidoreductasa es una de los principales tipos de peroxidasas ampliamente distribuidas en animales, plantas y microorganismos. • POXs existe como una isoenzima en especies individuales y cada isoenzima tiene secuencias variables de aminoácidos y muestra diferente perfil de expresión, sugiriendo estar involucrada en varios procesos fisiológicos . • Hay evidencias que las POXs participan en lignificación, suberización, catabolismo de auxinas, defensa contra ataque de patógenos.

SOD • La superóxido dismutasa(SOD) es una enzima que cataliza la dismutación de superóxido (O2−) a oxígeno y peróxido de hidrógeno. Luego, es una defensa antioxidante importante en casi todas las células expuestas a oxígeno. • Superóxido Dismutasa (conocida como SOD) es una enzima asociada con cobre, zinc, manganeso, hierro. Manganeso y zinc, en particular, estimula la producción de SOD.

Fin

Apéndice • Algunos conceptos desarrollados en esta clase

MAPK • Mitogen-activated protein kinases, también conocidas como MAP kinases son quinasas serina/threonina/tyrosina pertenecientes al CMGC (grupo kinase: CDK/MAPK/GSK3/CLK). • Los más cercanos de MAPKs son las quinasas ciclino-dependientes.

• Una cyclin-dependent kinase complex (CDKC, cyclin-CDK) es un complejo proteico formado por la asociación de una subunidad catalítica inactiva de una quinasa, cyclindependent quinasa (CDK), con una subunidad regulatoria cyclina. • Una vez que la cycin-dependent quinasa se unea la ciclina, el complejo que se forma está en un estado inactivo. • a la ciclina, el complejo formado está en un estado inactivo. • La especificidad del sustrato del complejo activado es establecida principalmente por la cilina asociada aes controlada por la fosforilación de las proteínas target, como también por la unión de proteínas inhibidoras.

• Las CDKs son proteínas relativamente pequeñas, con alto peso molecular, (entre 34 to 40 kDa), y contienen pocomás que el dominio quinasa. • Por definición, una CDK se une a una proteína regulatoria llamada ciclina. Sin ciclina, la CDK tiene poca actividad quinasa; sólo el complejo ciclina-CDK es una quinasa activa. Las CDKs fosforilan sus sustratos sobre serinas y threoninas, • La secuencia consenso para el sitio de la fosforilación en la secuencia de aminoácidos de un sustrato CDK es [S/T*]PX[K/R], donde S/T* es la serina o threonina fosforilada, P is prolina, X es algun aminoácido,, K is lisina y R es arginina.

• Mitogen-activated protein kinases, también conocidas como MAP kinases son serina/threonina/tirosina-proteína específica pertenecientes al grupo quinasas CMGC (CDK/MAPK/GSK3/CLK). • Los mas cercanos de MAPKs son las ciclinas-dependent quinasas (CDKs). MAPKs están involucradas en respuestas celulares dirigidas a una diversos estímulos talescomo mitógenos, estrés osmótico, shock térmico, y otros. • Ellos regulan proliferación, expresión de genes, diferenciación, mitosis, supervivencia celular y apoptosis, entre muchos otros. • MAP kinasas se encuentran en animales, hongos plantas y en eucariotes unicelulares.

MCP PARP:

Danon A, Delorme V, Mailhac N, Gallois P. 2000. ¨Plant programmed cell death: a common way to die Plant Physiol. Biochem. 38: 647-655 Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) es una familia de proteínas involucradas en procesos asociados principalmente en la reparación del DNA y en la MCP

ROS en MCP Reactive Oxygen Species in Plant Cell Death. Van Breusegem F and Dat JF. 2006. Plant Physiology. 141:. 384–390

•

Cambios ambientales o de desarrollo estimulan la producción de ROS a través de varias organelas y enzimas

•

Este incremento inicial en niveles de ROS podría ser posteriormente aumentados en varios centros de difusión y producción.

•

La producción sostenida de ROS su acumulación en niveles tóxicos, lo que lleva a la MUERTE CELULAR POR NECROSIS

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La producción transitoria de ROS podría iniciar cascadas de transducción de señales que involucran la interacción con hormonas : SA, jasmonato, ethyleno, y NO.

•

Esta interacción puede amplificar o disminuir la respuesta resultante o canalizar la cascada a través de sensores de transducción más específicos y apuntar a la expresion de genes relacionados con la MCP y ROS.

•

Además de la cascada de fosforilación de las MAPK, otras modificaciones postranlacionales tales como oxidación de proteínas y nitrosilación deberían estar involucradas en la MCP de la via ROS-dependiente.

• Las fosforilasas son enzimas que catalizan la adición de un grupo fosfato desde un fosfato inorgánico (fosfato+hidrógeno) a un aceptor (no confundir con una fosfatasa) (a hydrolase) o una quinasa (una fosfotransferasa). • Una fosfatasa remueve un grupo fosfonato desde un donor, usando agua, mientras una quinasa transfiere un grupo fosfonato desde un donor (usualmente ATP) a un aceptor.