Contribución de las especies de oxígeno y nitrógeno reactivo, y de los peroxisomas a la toxicidad del 2,4-d en plantas

Resumen

El 2,4-D es un compuesto análogo de la auxina natural, el ácido indolacético (IAA), que se utiliza bien como estimulador del crecimiento o herbicida dependiendo de la concentración aplicada. Recientemente se ha demostrado la implicación de especies de oxígeno reactivo (ROS) en el mecanismo de acción de este herbicida, si bien la fuente de ROS y los mecanismos moleculares implicados en la regulación de la respuesta al herbicida, no están bien establecidos. En esta Memoria de Tesis Doctoral se ha demostrado la participación de ROS y de los peroxisomas en el mecanismo de acción de este herbicida, en plantas de guisante y de Arabidopsis. Así, se ha identificado a la Acil CoA oxidasa (ACX) como una de las principales fuentes de ROS, y también se ha demostrado la participación de otras enzimas como la xantina oxidasa (XOD), la NADPH oxidasa y la lipoxigenasa. Uno de los síntomas más característicos de la acción del 2,4-D es la inducción de la epinastia foliar y en este trabajo hemos demostrado que este proceso es dependiente de la proliferación de haces vasculares y modificaciones del citoesqueleto. Ambos procesos son dependientes de ROS y NO. El 2,4-D produce desestructuración del citoesqueleto como consecuencia de la modificación oxidativa y por S-nitrosilación de la actina, lo que conlleva una considerable reducción del movimiento de los peroxisomas, y por tanto importantes alteraciones en el metabolismo celular. La epinastia foliar inducida por el 2,4-D es dependiente de ROS, etileno, canales de Ca2+ y también depende de procesos de fosforilación/desfosforilación de proteínas. Para identificar las dianas de quinasas y fosfatasas, y obtener más información sobre la regulación del metabolismo peroxisomal, se ha analizado el patrón de proteínas fosforiladas de peroxisomas mediante análisis diferencial 2D-DIGE y MS/MALDI-TOF. De esta forma se ha demostrado que la catalasa, glicolato oxidasa, malato deshidrogenasa y Mn-superóxido dismutasa, entre otras, son susceptibles de fosforilación. Estos resultados abren nuevos campos en el estudio de la regulación del metabolismo peroxisomal por procesos de fosforilación hasta la fecha no explorados.