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brasinoesteroide

Brassinolida , el primer brasinoesteroide aislado y que ha demostrado tener actividad biológica

Los brasinoesteroides (BR o menos comúnmente BS) [1] son ​​una clase de polihidroxiesteroides que han sido reconocidos como una sexta clase de hormonas vegetales y pueden tener utilidad como fármacos anticancerígenos para el tratamiento de cánceres que responden al sistema endocrino al inducir la apoptosis de las células cancerosas e inhibir el crecimiento canceroso. . Estos brasinosteroides se exploraron por primera vez durante la década de 1970 cuando Mitchell et al. informaron una promoción en el alargamiento del tallo y la división celular mediante el tratamiento de extractos orgánicos de polen de colza ( Brassica napus ). [2] La brasinolida fue el primer brasinoesteroide aislado en 1979, cuando se demostró que el polen de Brassica napus promueve el alargamiento del tallo y la división celular, y se aisló la molécula biológicamente activa. [3] [2] El rendimiento de brasinoesteroides de 230 kg de polen de Brassica napus fue de sólo 10 mg. Desde su descubrimiento, se han aislado más de 70 compuestos BR de plantas. [4]

Biosíntesis

El BR se biosíntesis a partir del campesterol . La vía biosintética fue dilucidada por investigadores japoneses y posteriormente se demostró que era correcta mediante el análisis de mutantes de biosíntesis de BR en Arabidopsis thaliana , tomates y guisantes. [5] Los sitios para la síntesis de BR en plantas no se han demostrado experimentalmente. Una hipótesis bien respaldada es que todos los tejidos producen BR, ya que los genes biosintéticos y de transducción de señales de BR se expresan en una amplia gama de órganos vegetales, y la actividad de las hormonas a corta distancia también respalda esto. [6] [7] Los experimentos han demostrado que el transporte a larga distancia es posible y que el flujo es desde la base hasta las puntas (acrópeto), pero no se sabe si este movimiento es biológicamente relevante. [6]

Funciones

Se ha demostrado que los BR están involucrados en numerosos procesos de las plantas:

El extracto de la planta Lychnis viscaria contiene una cantidad relativamente alta de brasinoesteroides. Lychnis viscaria aumenta la resistencia a las enfermedades de las plantas circundantes. [ cita necesaria ]

Se evaluó adicionalmente la antigenotoxicidad de la 24-epibrasinolida (EBL), un brasinoesteroide aislado de Aegle marmelos Correa (Rutaceae), contra la genotoxicidad inducida por hidrazida maleica (MH) en un ensayo de aberración cromosómica de Allium cepa . Se demostró que el porcentaje de aberraciones cromosómicas inducidas por hidrazida maleica (0,01%) disminuyó significativamente con el tratamiento con 24-epibrassinolida. [11]

Se ha informado que los BR contrarrestan el estrés tanto abiótico como biótico en las plantas. [12] [13] Se demostró que la aplicación de brasinosteroides a los pepinos aumenta el metabolismo y la eliminación de pesticidas, lo que podría ser beneficioso para reducir la ingestión humana de pesticidas residuales de vegetales no cultivados orgánicamente. [14]

También se ha informado que los BR tienen diversos efectos cuando se aplican a semillas de arroz (Oryza sativa L.). Se demostró que las semillas tratadas con BR reducen el efecto inhibidor del crecimiento del estrés salino. [15] Cuando se analizó el peso fresco de las plantas desarrolladas, las semillas tratadas superaron a las plantas cultivadas en medio salino y no salino; sin embargo, cuando se analizó el peso seco, las semillas tratadas con BR solo superaron a las plantas no tratadas que crecieron en medio salino. [15] Cuando se trata de tomates ( Lycopersicon esculentum ) bajo estrés salino, la concentración de clorofila a y clorofila b disminuyó y, por lo tanto, la pigmentación también disminuyó. [ cita necesaria ] Las semillas de arroz tratadas con BR restauraron considerablemente el nivel de pigmento en plantas que se cultivaron en medio salino en comparación con plantas no tratadas en las mismas condiciones. [15]

Mecanismo de señalización

Cascada de señales de brasinoesteroides: en ausencia de BR, BKI1 bloquea la actividad de BRI1 y BIN2 inhibe los factores de transcripción. Cuando BR está presente, BKI1 se disocia de BRI1 y se forma el complejo BRI1:BAK1. Este complejo promueve la inactivación de BIN2 y los factores de transcripción pueden entonces ejercer sus efectos.

Los BR son percibidos en la membrana celular por un complejo correceptor, que comprende el receptor quinasa 1 asociado a brasinosteroides-1 (BRI1) y el receptor quinasa 1 asociado a BRI1 (BAK1). [16] BRI1 actúa como una quinasa , pero en ausencia de BR su acción es inhibida por otra proteína, el inhibidor de la quinasa BRI1 1 (BKI1). Cuando BR se une al complejo BRI1:BAK1, se libera BKI1 y se desencadena una cascada de fosforilación que da como resultado la desactivación de otra quinasa, la insensible a los brasinosteroides 2 (BIN2). BIN2 y sus homólogos cercanos inhiben varios factores de transcripción . La inhibición de BIN2 por BR libera estos factores de transcripción para unirse al ADN y activar ciertas vías de desarrollo. [dieciséis]

Usos agrícolas

BR podría revelar tener un interés destacado en el papel de los cultivos hortícolas. Basado en una extensa investigación, BR tiene la capacidad de mejorar la cantidad y calidad de los cultivos hortícolas y proteger las plantas contra muchas tensiones que pueden estar presentes en el entorno local. [17] [1] Con los numerosos avances en la tecnología que se ocupan de la síntesis de análogos sintéticos más estables y la manipulación genética de la actividad celular de BR, el uso de BR en la producción de cultivos hortícolas se ha convertido en una estrategia más práctica y esperanzadora para mejorar el rendimiento de los cultivos. Y éxito. [17] La ​​aplicación de BR alivia con éxito el estrés por sequía y mejora el crecimiento del trigo en sistemas de riego deficitarios. [18] Tuvo otros impactos positivos en el aumento de los parámetros de crecimiento de las plantas a través de su papel integral en la disminución de los indicadores de estrés oxidativo.

La aplicación de BR ha demostrado eficacia contra Phytophthora infestans , mildiú del pepino , enfermedades virales y varias otras. [1]

BR también podría ayudar a cerrar la brecha entre las preocupaciones de salud de los consumidores y las necesidades de crecimiento de los productores. Un beneficio importante del uso de BR es que no interfiere con el medio ambiente porque actúan de forma natural. Dado que es una “sustancia fortalecedora de las plantas” y es natural, la aplicación de BR sería más favorable que los pesticidas y no contribuye a la coevolución de las plagas. [1]

En Alemania, se permite el uso del extracto de la planta como "sustancia fortalecedora de las plantas". [19] Existen algunos bioensayos que pueden detectar BR en la planta, como el ensayo de elongación del segundo entrenudo del frijol y la prueba de inclinación de la lámina de la hoja de arroz. [20]

Referencias

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  2. ^ ab Mitchell JW, Mandava N, Worley JF, Plimmer JR, Smith MV (marzo de 1970). "Brassins: una nueva familia de hormonas vegetales derivadas del polen de colza". Naturaleza . 225 (5237): 1065–6. Código bibliográfico : 1970Natur.225.1065M. doi :10.1038/2251065a0. PMID  16056912. S2CID  4116426.
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