Ormoni vegetali

Sebbene IAA libero sia la forma biologicamente attiva dell’ormone presen-

te nei meristemi apicali ed in giovani foglie, gran parte si trova coniugata

con proteine e peptidi (coniugati ad alto PM) o esterificata con zuccheri, in

particolare glucosio (coniugati a basso PM), con produzione di IAA-glucosio,

che è il coniugato più presente, oppure con ammidi, conugati che sono forme

inattive dell’ormone. I coniugati sono biologicamente inattivi. La loro for

mazione può essere collegata al trasporto ed alla conservazione dell’ormone.

I coniugati, a seguito di idrolisi enzimatica, rilasciano IAA libero.

L’auxina coniugato sintetasi è un gruppo di enzimi che coniuga l’auxi-

na con ammidi. Mutanti per sovraespressione di sintetasi GH3-13 riducono

l’accrescimento della pianta. Questi enzimi sono regolati con meccanismo a

feedback negativo dai livelli di auxina stessa.

Catabolismo ossidativo dell’auxina In vitro IAA è facilmente degrada-

to in soluzione acquosa da luce UV e visibile in presenza di pigmenti foto-

sensibilizzanti come la riboflavina. Non è chiaro il significato di tale fotoossi-

dazione in vivo. Inoltre IAA è ossidato enzimaticamente dalla IAA-ossidasi

(perossidasi) a 3-idrossimetilossindolo; sono state scoperte anche altre vie di

degradazione dell’ormone, delle quali però si hanno conoscenze limitate.

8.1.3 Trasporto di auxina

L’auxina viene trasportata nel floema in direzione basipeta3

(verso i vasi), con

un sistema che ne comporta il trasporto polare: a breve distanza, l’auxina

viene trasportata in direzione basipeta per quanto riguarda le parti verdi

della pianta, e in direzione acropeta4

se avviene a livello della radice, poi

torna leggermente verso l’alto. Basipeta ed acropeta sono trasporti verso il

basso, ma se il trasporto avviene sopra il suolo è detto vasipeta, se sotto il

suolo è detto acropeta.

Se prendiamo un apice di coleottile e lo recidiamo, ponendolo tra due

blocchetti contenenti uno auxina e l’altro senza, si nota che l’auxina si muo-

ve verso il basso. Se ruotiamo il coleottile e lo mettiamo nelle condizioni

precedenti (auxina sopra e no auxina sotto) il trasporto di auxina non avvie-

ne. Il trasporto va quindi vero il basso del coleottile, non verso il basso in

generale (quindi non si spiega per gravità).

Modello di diffusione chemiosmotica L’apoplasto ha un pH intorno a

5: l’auxina, che ha una pK di 4.75, si trova in forma indissociata (solo il

25 ì% è dissociata): questa forma è diffusibile perchè si crea un gradiente di

concentrazione, visto che nel citoplasma il pH è 7 e l’auxina si dissocia. Esiste

alla base della cellula un sistema di trasorto che estrude la forma dissociata

di nuovo verso l’apoplasto, dove si riprotonerà. Questo dirige il flusso in una

direzione precisa grazie ai carrier dell’auxina che si trovano sul lato basale

della cellula.

Ci sono 3 gruppi di proteine che mediano il passaggio di auxina:

1. ABCB transporters : trasporto di auxina

2. AUX 1 e LAX : trasportatori di influsso, mediano l’ingresso di IAA-

nel citoplasma

3. Proteine PIN : trasportatori di efflusso, si trovano in varie localizzazio-

ni a seconda delle necessità della pianta di localizzare in alcuni punti

l’auxina

Le proteine PIN sono state identificate nei mutanti Arabidopsis in cui

l’insufficienza di auxina provoca un’infiorescenza apicale a forma di spillo:

PIN1 è uno dei carrier di efflusso per l’auxina posto in posizione basale, gui-

dando la direzionalità del trasporto. È stata trovata anche a livello dell’apice

meristematico.

Il trasporto polare dell’auxina è fondamentale in risposte che riguardano

sviluppo, accrescimento e morfogenesi. I trasportatori ABCB coadiuvano

l’azione delle PIN. Le PIN si trovano anche all’interno del citoplasma e sono

coinvolte nella traslocazione dell’auxina nel RE. Ciclo di inserimento delle

PIN nella membrana plasmatica a partire dal pool endosomico. Si pensa che

l’auxina abbia un ruolo di localizzazione a feedback positivo delle proteine

PIN sulla membrana.

Vie di trasduzione dell’auxina : percezione

e signaling

ABP1 è un recettore proteico che determina l’attività di estrusione dei proto-

ni, promuovendo la sintesi di pompe di membrana o attivando quelle vecchie.

La pompa protonica estrude protoni nello spazio infraparete indebolendo i

legami della matrice. C’è un recettore citosolico solubile TIR1, che a seguito

dei legami con l’ormone lega una proteina bersaglio, destinandola all’ubi-

quitinazione nel proteasoma. È una proteina F-box solubile facente parte

del complesso SCFT IR1

. In generale i complessi SCF catalizzano il legame

covalente dell’ubiquitina a proteine che sono così segnalate per la proteolisi.

ABP1 Sembra legato alla regolazione di risposte auxiniche mediate da tra-

sporto ionico attraverso la membrana; TIR1 è invece legato all’attività di

trasfezione dell’auxina. Al legame di auxina con ABP1 si attiva una via di

trasduzione che porta alla sintesi e alla localizzazione di pompe protoniche

ATPasiche sulla membrana: attivate, promuovono la traslocazione di protoni

verso l’apoplasto, mediando le risposte dell’auxina che portano all’ acidifi-

cazione dell’apoplasto −→apertura di canali K, il K entra all’interno della

cellula insieme ad acqua. L’acidificazione dell’apoplasto porta ad eventi che

determinano l’allentamento della matrice, costituita da componenti legati da

ponti a idrogeno, i quali vengono inibiti dall’acidificazione e dall’attivazione

di enzimi che lavorano a pH acido e compromettono questi legami.

In assenza di auxina, i geni indotti dal segnale auxinico sono repressi alla

presenza di AUX/IAA, una proteina repressore.

I complessi SCFT IR1

legano l’ubiquitina a proteine bersaglio che saranno

poi degradate: il bersaglio in questo caso è AUX/IAA, proteina repressore

della risposta auxinica. È una famiglia di proteine nucleari. Il repressore è

omologo nella sequenza alle proteine ARF, che sono dei regolatori positivi

della trascrizione genica. AUX/IAA si lega, una volta percepita l’auxina, ad

ARF, favorendo la trascrizione dei geni. Il legame di ARF agli elementi che

rispondono all’auxina è impedito perchè questi ultimi, in assenza di auxina,

si trovano legati alle sequenze geniche del repressore. Quando viene percepito

il segnale auxinico, vengono degradadt TIR1 e AUXIAA: ARF diventa omo-

dimero ARF ARF e si lega alle sequenze geniche, attivando la trascrizione

dei geni legati al’auxina.

Quindi, ARF si trova di norma complessato con AUX/IAA: quando arriva

il segnale auxinico, AUX/IAA viene degradata ed ARF va ad attivare la

trascrizione dei geni auxinici. Ci sono geni precoci e geni tardivi.

I geni precoci sono AUX/IAA e SAUR e GH3.

I geni tardivi sono quelli che mediano risposte auxiniche a diversi tipi di

stress.

8.3 Effetti fisiologici dell’auxina

L’auxina regola moltissime funzioni a livello della pianta: controlla una serie

di funzioni fondamentali per sviluppo, formazione e riproduzione della pianta:

• Nella radice mantiene il meristema apicale attivo e il centro quiescente

tale, in modo da costituire un nucleo di cellule che, man a mano che si

allontanano da esso, si differenziano in cellule radicali

• Determina la vascolarizzazione dei vari tessut

• A livello del meristema del germoglo induce la formazione di foglie e

fiori

Quando una cellula sotto effetto dell’auxina vede un aumento di dimensioni

del vacuolo a causa di un richiamo di acqua, la parete, per effetto dell’auxina,

si allenta (grazie ad ABP1) e risponde distendendosi all’aumentata pressione

di turgore.

Se forniamo a tessuti escissi auxina in concentrazioni crescenti, osservia-

mo che all’aumentare della concentrazione c’è un progressivo aumento della