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16.5E: Giberelinas - Biología


Durante la década de 1930, los científicos japoneses aislaron una sustancia promotora del crecimiento de cultivos de un hongo que parasita las plantas de arroz. Lo llamaron giberelina. Uno de los más activos, y uno que se encuentra como hormona natural en las plantas mismas, es ácido giberélico (Georgia).

GA tiene varios efectos sobre el crecimiento de las plantas, pero el más dramático es su efecto sobre crecimiento del tallo. Cuando se aplica en concentraciones bajas a un arbusto o frijol "enano", el tallo comienza a crecer rápidamente. La longitud de los entrenudos se vuelve tan grande que la planta se vuelve indistinguible de los frijoles trepadores o "polares". GA parece superar las limitaciones genéticas en muchas variedades enanas.

La síntesis de giberelinas también ayuda a las vides a subir hacia la luz al hacer que los meristemos que se habrían convertido en flores se conviertan en zarcillos en lugar de.

Nota

Uno de los 7 pares de rasgos que Mendel estudió en los guisantes mientras elaboraba las reglas básicas de la herencia era un enano. El gen recesivo - hoy llamado le - resulta codificar una enzima que es defectuosa para permitir que la planta sintetice GA. El gen dominante, Le, codifica una enzima funcional que permite la síntesis normal de GA y produce el fenotipo "alto".

Efectos de las giberelinas sobre la expresión génica

Las giberelinas ejercen sus efectos alterando la transcripción de genes, cuyos pasos se describen a continuación.

  • La giberelina ingresa a la célula y se une a una proteína receptora soluble llamada GID1 ("mutante enano 1 insensible a la giberelina") que ahora puede unirse a un complejo de proteínas (SCF) responsable de unir ubiquitina a uno u otro de varios Proteínas DELLA.
  • Esto desencadena la destrucción de las proteínas DELLA por los proteasomas.
  • Las proteínas DELLA normalmente se unen a factores de transcripción dependientes de giberelina, uno prominente se designa PIF3 / 4, previniendo que se unan al ADN de las secuencias de control de genes activados por la giberelina.
  • Destrucción de las proteínas DELLA alivia comienza esta inhibición y transcripción de genes.

Este mecanismo es otro de los muchos casos en biología en los que una vía se activa al inhibir el inhibidor de esa vía (un doble negativo es un positivo).

Otro ejemplo: Auxin.

Aunque la mayoría de las proteínas específicas implicadas son bastante diferentes, tanto las giberelinas como las auxinas afectan la expresión génica mediante un mecanismo similar de alivio de la represión.

LigandoGiberelinasAuxina
ReceptorGID1TIR1
Activador de proteasomaSCFSCF
Represor del factor de transcripciónDELLAAux / IAA
Factor de transcripcionPIF3 / 4ARF1

los enano variedades de arroz y trigo que han jugado un papel tan importante en la "revolución verde" portan genes mutantes que

  • interferir con la síntesis de sus giberelinas (en el caso del arroz)
  • para el trigo, reducen su capacidad para responder a sus propias giberelinas (debido a genes mutantes para una proteína DELLA).

También existen variedades enanas de sorgo y, más recientemente, maíz (maíz), pero en estos casos, la mutación interfiere con auxina transporte, no actividad de giberelina.