Citocininas

Capítulo 21\nCitoquininas: reguladores da divisão celular\n\nCAPÍTULO 21\nCitoquininas: reguladores da divisão celular Citoquininas: reguladores da divisão celular\n\nIgina não proveio nenhuma divisão celular (para mais detalhes, ver Tópico 21.1 na Internet).\nA citoquinina não regular o crescimento ocorre não naturalmente nos vegetais e também não cresce como uma outra DNA em nenhuma espécie. Ele é o produto de degradado iodo- adenina, um tipo de acidóico desoxiribo des de adenosina e convertido a uma vai funcionar a partir da posição 9 para a 6 ao mesmo da adenina.\nA descoberta de citoquinina é importante para demonstrar que a divisão celular pode ser iniciada por uma simples substância química. Os descobridores da citoquinina que regulam a atividade de divisão celular não maiores. A hipótese foi comprovada.\n\nA zeatina e a citoquinina com maior ocorrência natural\n\nVários anos após a descoberta da citoquinina, foi encontrada em extratos de desemporam inteiro do milho (Zea mays) uma substância com o mesmo efeito biológico das citoquininas. Além da ação de células vegetais danosas, a zeatina é um meio de outra substância também que não auxilia. Leinh (1973) foi o meio da molécula responsável por essa identificação como trans-6-(4-hidroxi-3-metilbut-2-enilamina)-purina, a qual- do zeatina: trans-zeatina 6-(4-Hidrox-3-metilbut-2-enilamina)-purina. Citoquininas: reguladores da divisão celular\n\nAS CITOQUININAS FORAM DESCOBERTAS durante as pesquisas dos fatores que estimulam as células vegetais e as dividem (i.e., e sofrem otocinese). Desde a sua descoberta, as citoquininas têm apresentado muitos outros efeitos nos processos fisiológicos de desenvolvimento, incluindo a senescência foliar, a mobilização de nutrientes, a dominância apical, a formação e a atividade dos meristemes apicais, o desenvolvimento floral, a germinação de sementes e a quebra da dormência de gemas. As citoquininas parecem também mediar muitos aspectos do desenvolvimento regulado pela luz, incluindo a diferenciação dos cloroplastos, o desenvolvimento do metabolismo autótrofico e a expansão de folhas e cotiledones.\n\nEmbora as citoquininas regulem muitos processos celulares, o controle da divisão celular é o processo central no crescimento e no desenvolvimento vegetal, sendo considerado indicador para essa classe de reguladores de crescimento. Por isso, será iniciada a discussão das funções das citoquininas como verdade considerada aos papéis da divisão celular no desenvolvimento normal, em tecidos lesio-nados, na formação da gália e na cultura de tecidos.\n\nMais adiante neste capítulo, será examinada a regulação da proliferação celular pelas citoquininas. Posteriormente, serão abordadas as funções da pro-liferação relacionadas com a divisão celular, a diferenciação dos cloroplastos, a senescência foliar e mobilização de nutrientes. Por fim, serão considerados os mecanismos moleculares básicos para a percepção e sinalização da citoquinina. 520\nCapítulo 21\n\nN 6 -(2-isopentenil)-adenina (iP)\n\nDiidrozeatina (D2)\n\nAlém disso, tais citocininas podem estar presentes nas plantas como um ribosídeo (no qual a ribose está ligada ao nitrogênio 9 do anel da purina), um ribotídeo (no qual a ribose possui um grupo fosfato) ou um glicosídeo (no qual a ribose está ligada ao nitrogênio 3, 7 ou 9 do anel da purina, ou ao oxigênio da zeatina ou, ainda, na cadeia lateral da diidrozeatina) (ver Tópico 21.2 na Internet).\n\nAlguns compostos sintéticos podem imitar ou antagonizar a ação da citocinina\n\nAs citocininas são definidas como compostos que possuem atividades biológicas semelhantes àquelas da trans-zeatina. Essas atividades incluem:\n\n- Induzir a divisão celular em calos na presença da auxina.\n- Promover a formação de gemas ou raízes a partir de calos em cultura, quando em concentrações molares adequadas de auxina.\n- Retardar a senescência foliar.\n- Promover a expansão dos cotilédones de dicotiledôneas.\n\nMuitos compostos químicos com atividade de citocinina têm sido sintetizados e testados. As análises desses compostos possibilitam determinar a necessidade estrutural para a atividade. Aproximadamente todos os compostos com atividade de citocinina possuem uma substituição no N6 da aminopurina, como a benziladenina (BA).\n\nN\n\n\nH\n\nH\n\n\nN\n\nH\n\nH\n\n\nH\n\nC\n\nC\n\nC\n\nC\n\nC\n\nH\n\nH\n\nC\n\nN\n\nH\n\nH\n\nC\n\nO\n\nH\n\nH\n\nH\n\nH\n\nH\n\nN,N-Difenilureia (N6 -manopurina com atividade fraca)\n\nTiazuron\n\nNo processo de determinação das necessidades estruturais para a atividade das citocininas, os pesquisadores encontraram algumas moléculas que agem como antagonistas das citocininas:\n\n3-Metil-7-3-metilbutilpira-zo[4,3-d]pirimidina\n\n\"t\"\n\nAs citocininas podem ocorrer tanto na forma livre quanto na forma ligada\n\nAs citocininas estão presentes como moléculas livres (não-ligadas covalentemente a qualquer macromolécula) nas plantas e em certas bactérias. As citocininas livres têm sido encontradas em uma grande variedade de angiospermas e, provavelmente, sempre nessas espécies de grupo de plantas. Elas foram também encontradas em algas, diatomáceas, fungos, micro-organismos etc.\n\nA fúngica e reguladora das citocininas tem sido demonstrada em angiogermes, coníferas e musgos, mas, infelizmente, os efeitos podem agir regulando o crescimento, o desenvolvimento e o metabolismo de todos os vegetais. Em geral, a zeatina e a citocinina livre de ocorrência natural mais abundante, porém a dihidrozeatina (D2 e a superíndica adenina) têm sido identificadas em vários tipos vegetais superiores. \n\nAs células da galia da coroa recebem um gene para a síntese de citocinina\n\nAlgumas bactérias fitopatogênicas, insetos e nematódeos secretam citocininas livres 521\n\nCitocininas: reguladores da divisão celular\n\nA citocinina com atividade hormonal é uma base livre\n\nÉ difícil de determinar quais tipos de citocininas representam a forma ativa do hormônio; mas a recente identificação do receptor CRE1 tem permitido examinar a questão. Importantes experimentos têm demonstrado que a forma de base livre da trans-zeatina, não é só derivado ribosídeo ou ribotídeo, ligas diretamente ao CRE1, indicando que a base livre é a forma ativa (Yamada e co., 2001).\n\nEmbora a forma de base livre da transzeatina seja considerada o hormônio ativo, alguns outros compostos possuem atividade de citocinina sem serem rapidamente convertidos a zeatina, de acordo com o hormônio adenina a que liberam tais compostos ou pela molécula, como citocinina glicosídica.\nPor exemplo, as culturas de células do tabaco não crescem, a menos que citocininas sejam adicionadas ao meio de cultura a seguir indicado.\n\nPor exemplo, os cotilédones excisados do rabano crescem quando são cultivados em meio contendo a benziladenina (BA), a diminuição de aminopurina com N6 substituído.\nOs cotilédones cultivados absorvem rapidamente o hormônio e são convertidos em BA glicosídeos, que começam a diminuição. Essa descoberta sugere que glicosídeos não podem ser a forma ativa do hormônio.\n\nFIGURA 21.2 Estruturas da ribosízeina e N6 -(2-isopentenil)adenosina ([(iP)]P)\n\nRibosilzeatina (zeatina ribosídica)\n\nN6 -(2-isopentenil)adenosina [(iP)]\n 522\n\nCapítulo 21\n\nBIOSSÍNTESE, METABOLISMO E TRANSPORTE DAS CITOCININAS\n\nAs cadeias laterais das moléculas naturais de citocininas são quimicamente relacionadas com a borracha, com nitrogênio e compostos, com o hormônio adenina e também são constituintes dos peptídeos conhecidos como dinonucleotídeos. Tais são constituídos, pelo menos em parte, por unidades de isopreno.\nO isopreno é essencialmente estruturado a cadeia lateral da forma de iP (ver as estruturas representadas na Figura 21.6). As cadeias laterais das citocininas são sintetizadas a partir de um derivado do isopreno. As práticas de biocinesiologia têm sido constituídas pela politimerização de muitas unidades de isopreno e dois dois, um excesso com essas unidades. Os precursores são também os transferidos de aldeído mevalônico ou o piruvato, acedes de 3-fosfoglicerato, o dimetil difosfato (DMAPP).\n\nAs células da galia da coroa recebem um gene para a síntese de citocinina\n\nOs tecidos do tumo da galia da coroa em bactérias proliferaram não tendo que produzir livre de hormônios. Os tecidos da galia da coroa contêm níveis substâncias de auxina e de citocininas livres. Além disso, o uso de radiações radioativas marcados nos tecidos da galia da coroa de Vinca rosea demonstrou que essa molécula foi incorporada tanto na zeatina quanto na zeatina ribosídica, adenosina.\nOs tecidos da coroa não transformados pela Agrobacterium que foram infectados pela Agrobacterium tumefaciens, as células vegetais incorporam o DNA da bactéria em seus cromossomos, tornando conhecido como plasmídeo Ti. Plasmídeos são fragmentos celulares de DNA extracromossômico, que não são essenciais para a vida da bactéria. Contudo, frequentemente os plasmídeos têm também uma capacidade das bactérias de sobreviver em ambientes específicos. Citoquininas: reguladores da divisão celular\n\nIndução de tumor pela Agrobacterium tumefaciens (Chilton, 1983).\n\nUma bactéria virulenta carrega um plasmídeo Ti, além do seu próprio DNA cromossômico. O T-DNA do plasmídeo entra na célula e integra-se ao DNA cromossômico hospedeiro.\n\nO tumor é iniciado quando a bactéria invade uma célula e prende-se às células.\n\nO tecido tumoral pode ficar livre dos bactérias por incubação a 42ºC. O tumor nesse as bactérias pode ser cultivado indefinidamente em um meio sem hormônios. Rota biossintética para a síntese de citoquinina. O primeiro passo na biossíntese de citoquinina é a adição da cadeia lateral do isopentenil de DMAPP a uma parte da molécula de adenina a partir do DMAP. Por uma enzima denominada RNAi-ipt, os genes do iRNA-ipt têm sido clonados em muitas espécies.\n\nA possibilidade das citoquininas livres derivarem-se do tRNA têm sido evidenciada exclusivamente. Embora as citoquininas ligadas ao RNA não sejam diretamente as células, é improvável que qualquer quantidade significativa da citoquinina livre seja derivada da degradação desse tRNA.\n\nUma enzima com atividade de IPT foi identificada em extratos de vários tecidos vegetais. Porém, não foi possível purificá-las por falta de homogeneização. Recentemente, os genes IPT dos vegetais foram clonados após análise do genoma de Arabidopsis. Citoquininas: reguladores da divisão celular\n\nAs citoquininas da raiz são transportadas para a parte aérea via xilema\n\nOs meristemos das píndolas das raízes são as regiões da planta de maior síntese de citoquininas livres. As citoquininas sintetizadas nas raízes parecem se mover pelo xilema até a parte aérea, juntamente com a água e os sais minerais absorvidos pelas raízes. Esta visita de movimento da citoquinina tem sido inferida a partir da análise de exsudato do xilema.\n\nQuando a parte aérea de uma planta enraizada é cortada pro algum solo, a severa ao xilema pode continuar fluindo de algum jeito. Esse exsudato do xilema possui citoquininas. Portanto, o fluxo de xilema pode permanecer por vários dias. Visto que a exsudação de citoquinina no xilema não diminui, o conteúdo das citoquininas no xilema também não tende a mudar.\n\nEm relação aos hormônios, esse movimento é uma forma de percepção, e não de síntese.\n\nAs citoquininas são rapidamente metabolizadas nos tecidos vegetais\n\nAs citoquininas livres são rapidamente degradadas em suas formas nucleotídicas e ativas. As interconversões das citoquininas com bases purinas são catalisadas pelas enzimas citocinina oxidase, a qual atua na cadeia lateral da zeatina (ambas cis e trans), da zeatina ribosídeo, do iP e dos N6-glicósidos, mas não houve seus derivados O-glucosilados (Figura 21.7). Entretanto, a dihidrozeatina é conhecida como um dos a sua forma.\n\nMuitos tecidos vegetais possuem a enzima citocinina oxidase, a qual é induzida por altas concentrações de citoquinina devido, pelo menos em parte, ao aumento dos níveis do RNA de um subgrupo de genes. 526\nCapítulo 21\n\nUm gene que codifica a citoquinina oxidase foi primeiramente identificado no milho (Houba-Herin e cols., 1999; Morris e cols., 1999). Em Ambrosia, as citoquininas oxidadas por uma família multigênica, que também apresentam padrões distintos de expressão. Considera-se, vários dos genes são expressos em territórios putativos, sugerindo que pelo menos algumas dessas enzimas possam ser extracellular.\n\nOs níveis de citoquinina podem também ser regulados pela conjugação do hormônio em várias posições. Os nutrientes nas posicões 3, 7 e 9 da adenina do núcleo podem ser conjugados a resíduos de glicose. A alanina também pode ser conjugada ao nitrogênio no composto, formando o ácido lupulino. Tais modificações são geralmente irreversíveis e tais formas conjugadas de citoquininas são limitadas em bioensaios, com exceção dos N-.\n\nO grupo hidroxila do cadeia lateral das citoquininas é também elevado ao conjugação com resíduos de glicose ou, em alguns casos, resíduos de monossacarídeos citoquininas (Os-Glucosídeos o Glucosídeos). Os glicósidos são resistentes à degradação citoquininas e, pode depor que apenas as reservas derivadas para superatividade biológica não estejam em algumas condições que podem lasves livres correspondentes.\n\nAs enzimas que catalisam a reações de zinco tão como o xilo foram purificadas e suas respectivas enzimas (Martin e cols., 1999). As enzimas apresentam especificidades diversas de substrato ao dadores de ácido na enzima. Apenas as bases livres trans-z-azetin e dihidrozeina são subtratos existentes dos núcleos de desessam ense sugerem as propriedades conforme a cadeia lateral e desempenho regulados.\n\nAs citoquininas, e portanto, devido aos genes envolvidos, podem fornecer funções biológicas diferenciadas. A descoberta do gene envolvido no crescimento e no desenvolvimento vegetal, introduz um discussão do seu papel na regulação do divisão celular. A descoberta do plasmídeo T, induzido por Tumor, na interação planta-bactéria Agrobacterium tumefaciens, forneceu aos cientistas\n\numa poderosa ferramenta para introduzir genes exógenos em plantas e para estudar a função da citoquinina no desenvolvimento. Além de sua ação no proliferamento celular, a citoquinina afeta muitos outros processos, incluindo diferenciação, dominância apical e senescência.\n\nAs citoquininas regulam a divisão celular nas partes aéreas e raízes\n\nComo foi apresentado, as citoquininas são, em geral, necessárias para a divisão das células vegetais in vitro. Várias evidências sugerem que as citoquininas bem estabelecem uma regulação da divisão celular em...\n\nA grande parte das divisões celulares em uma planta adulta ocorre nos meristemas (ver Capítulo 16). Expressão do gene id de Agrobacterium, em recepção somática do híbrido do tabaco, produz uma formação de meristemas ectópicos (de localizalão anormal), indicando que o sistema hormonal pode exercitar papel nas divisões celulares nas folhas (Estruch e cols., 1991). A ação da Agrobacterium resultou na superexpressão do fator de transcrição KNAT6 NKTED homólogo de KNA1 e STM (ver Capítulo 16) (Rupp e cols., 1999). Correlaciona-se a superexpressão de KNAT1 também permite elevar os níveis de citoquinina em tomas. As plantas de diversas classes geram uma relação interdependente entre o KNAT e os níveis das citoquininas glicosídicas.\n\nAS FUNÇÕES BIOLÓGICAS DAS CITOCININAS\n\nEmbora tenham sido descobertas como fatores de divisão celular, as citoquininas podem estimular ou inibir uma variedade de processos fisiológicos, metabólicos, bioquímicos e de desenvolvimento quando aplicadas às plantas superiores, como cada vez mais a regulação desses eventos.\n\nNesta seção, serão examinados alguns dos diversos efeitos da citoquinina no crescimento e no desenvolvimento vegetais, introduzindo a discussão do seu papel na regulação do divisão celular. A descoberta do plasmídeo T, induzido por Tumor, na interação planta-bactéria Agrobacterium tumefaciens, forneceu aos cientistas\n\nFIGURA 21.8 Plantas de tabaco superexpressando o gene para citoquinina oxidase. A planta da esquerda é do tipo selvagem. As duas plantas da direita estilo superexpressando duas estruturas diferentes do gene de Agrobacterias da citoquinina oxidase: ACK1CK1 e ACK2CK1. O crescimento da parte aérea foi fortemente inibido nas plantas transgênicas (Wiener e cols., 2001).