La deshidrina (DHN) es una multifamilia de proteínas presentes en las plantas que se produce en respuesta al estrés por frío y sequía. [1] Los DHN son hidrófilos , termoestables de forma fiable y desordenados . [2] Son proteínas de estrés con un alto número de aminoácidos cargados que pertenecen a la familia del Grupo II de Embriogénesis Abundante Tardía ( LEA ). [3] [4] Las DHN se encuentran principalmente en el citoplasma y el núcleo, pero más recientemente, se han encontrado en otros orgánulos , como mitocondrias y cloroplastos. [5][6]
Deshidrina | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Deshidrina | |||||||
Pfam | PF00257 | |||||||
InterPro | IPR000167 | |||||||
PROSITE | PS00315 | |||||||
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Los DHN se caracterizan por la presencia de glicina y otros aminoácidos polares . [7] Muchas DHN contienen al menos una copia de una secuencia de consenso de 15 aminoácidos llamada segmento K, EKKGIMDKIKEKLPG . Sin embargo, una inspección de una variedad de otras secuencias de deshidrina reportadas muestra que su conservación no es absoluta. [2]
Función
Las proteínas inducidas por la deshidratación en plantas se observaron por primera vez en 1989, en una comparación de ADNc de cebada y maíz de plantas en condiciones de sequía . [8] Desde entonces, la proteína se ha denominado deshidrina y ha sido identificada como la base genética de la tolerancia a la sequía en las plantas.
Sin embargo, la primera evidencia genética directa de que la deshidrina desempeña un papel en la protección celular durante el choque osmótico no se observó hasta 2005, en el musgo Physcomitrella patens . Para mostrar una correlación directa entre la DHN y la recuperación del estrés, se creó un gen knockout que interfirió con la funcionalidad de la DHNA. Después de ser colocado en un ambiente con sal y estrés osmótico y luego ser devuelto a un medio de crecimiento estándar, el tipo salvaje de P. patens pudo recuperar al 94% de su peso fresco mientras que el mutante de P. patens solo alcanzó el 39% de su peso fresco. peso fresco. Este estudio también concluye que la producción de DHN permite que las plantas funcionen en altas concentraciones de sal. [9]
Otro estudio encontró evidencia del impacto de la DHN en la recuperación del estrés por sequía al mostrar que los niveles de transcripción de una DHN aumentaron en un pino tolerante a la sequía, Pinus pinaster , cuando se colocó en un tratamiento de sequía. Sin embargo, los niveles de transcripción de un DHN disminuyeron en el mismo tratamiento de sequía en un P. pinaster sensible a la sequía . La tolerancia a la sequía es un rasgo complejo, por lo que no se puede analizar genéticamente como un rasgo genético único. [10] El mecanismo exacto de tolerancia a la sequía aún no se ha determinado y aún se está investigando. Un mecanismo químico relacionado con la producción de DHN es la presencia de la fitohormona ABA. Una respuesta común al estrés ambiental es el proceso conocido como deshidratación celular. La deshidratación celular induce la biosíntesis del ácido abscísico ( ABA ), que se sabe que reacciona como una hormona del estrés debido a su acumulación en la planta en condiciones de estrés hídrico. ABA también participa en las vías de transducción de señales de estrés. Se ha demostrado que ABA aumenta la producción de DHN, lo que proporciona más evidencia de un vínculo entre el DHN y la tolerancia a la sequía. [11]
Proteínas similares a la deshidrina
Hay otras proteínas en la célula que juegan un papel similar en la recuperación de plantas tratadas por sequía. Estas proteínas se consideran similares a la deshidrina o relacionadas con la deshidrina. Están mal definidas, ya que estas proteínas similares a la deshidrina son similares a las DHN, pero no son aptas para ser clasificadas como DHN por diversas razones. [12] Se encuentra que son similares en el sentido de que responden a algunas o todas las mismas tensiones ambientales que inducen la producción de DHN. En un estudio particular, las proteínas similares a la deshidrina que se encuentran en las mitocondrias se regularon positivamente en los tratamientos de sequía y frío de los cereales. [13] Se ha informado que las deshidrinas confieren resistencia contra las infecciones fúngicas y la sobreexpresión de las deshidrinas brindan protección en condiciones de estrés abiótico y biótico. [14]
Ver también
Referencias
- ^ Puhakainen T, Hess MW, Mäkelä P, Svensson J, Heino P, Palva ET (marzo de 2004). "La sobreexpresión de múltiples genes de deshidrina mejora la tolerancia al estrés por congelación en Arabidopsis". Biología Molecular Vegetal . 54 (5): 743–53. CiteSeerX 10.1.1.319.7890 . doi : 10.1023 / B: PLAN.0000040903.66496.a4 . PMID 15356392 . S2CID 17565535 .
- ^ a b Graether SP, Boddington KF (2014). "Trastorno y función: una revisión de la familia de proteínas deshidrina" . Fronteras en la ciencia de las plantas . 5 : 576. doi : 10.3389 / fpls.2014.00576 . PMC 4215689 . PMID 25400646 .
- ^ Yang Y, He M, Zhu Z, Li S, Xu Y, Zhang C, Cantante S, Wang Y (2012). "Identificación de la familia de genes de la deshidrina de especies de vid y análisis de su capacidad de respuesta a diversas formas de estrés abiótico y biótico" . Biología Vegetal BMC . 54 (5): 743–53. doi : 10.1186 / 1471-2229-12-140 . PMC 3460772 . PMID 22882870 .
- ^ Hundertmark, M; Hincha, DK (4 de marzo de 2008). "Proteínas LEA (abundantes de embriogénesis tardía) y sus genes codificadores en Arabidopsis thaliana" . BMC Genomics . 9 : 118. doi : 10.1186 / 1471-2164-9-118 . PMC 2292704 . PMID 18318901 .
- ^ Rorat T (enero de 2006). "Deshidrinas vegetales: ubicación, estructura y función de los tejidos" . Cartas de Biología Celular y Molecular . 11 (4): 536–56. doi : 10.2478 / s11658-006-0044-0 . PMC 6275985 . PMID 16983453 .
- ^ Saavedra L, Svensson J, Carballo V, Izmendi D, Welin B, Vidal S (enero de 2006). "Se requiere un gen de deshidrina en Physcomitrella patens para la tolerancia a la sal y al estrés osmótico". The Plant Journal . 45 (2): 237–49. doi : 10.1111 / j.1365-313X.2005.02603.x . PMID 16367967 .
- ^ Chang-Cai Liu (2012). "Identificación de todo el genoma y caracterización de una familia de genes de deshidrina en álamo (Populis trichocarpa)". Reportero de Biología Molecular Vegetal . 30 (4): 848–59. doi : 10.1007 / s11105-011-0395-1 . S2CID 14494478 .
- ^ Cerrar TJ, Kortt AA, Chandler PM (julio de 1989). "Una comparación basada en cDNA de proteínas inducidas por deshidratación (deshidrinas) en cebada y maíz". Biología Molecular Vegetal . 13 (1): 95–108. doi : 10.1007 / bf00027338 . PMID 2562763 . S2CID 25581396 .
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- ^ Borovskii G, Stupnikova I, Antipina A, Vladimirova S, Voinikov V (2002). "Acumulación de proteínas similares a la deshidrina en la mitocondria de los cereales en respuesta al frío, heladas, sequía y tratamiento con ABA" . Biología Vegetal BMC . 2 (5): 5. doi : 10.1186 / 1471-2229-2-5 . PMC 116594 . PMID 12057012 .
- ^ Rurek M. (2010). "Acumulación diversa de varias proteínas de tipo deshidrina en coliflor (Brassica oleracea var. Botrytis), Arabidopsis thaliana y mitocondrias de lupino amarillo (Lupinus luteus) bajo estrés por frío y calor" . Biología Vegetal BMC . 10 (181): 309–16. doi : 10.1186 / 1471-2229-10-181 . PMC 3095311 . PMID 20718974 .
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- ^ Drira M (2016). "La comparación de segmentos completos y conservados de deshidrina de trigo DHN-5 sobreexpresados en Arabidopsis thaliana mostró diferentes respuestas al estrés abiótico y biótico". Biología vegetal funcional . 43 (11): 1048–1060. doi : 10.1071 / FP16134 . PMID 32480525 .
enlaces externos
- Familia: Dehidrina (PF00257) Wellcome Trust Sanger Institute [ enlace muerto permanente ]