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Péptido CLE

Los péptidos CLE ( CLAVATA3/Embryo Surrounding Region-Related ) son un grupo de péptidos presentes en las plantas que participan en la señalización celular . Su producción está ...

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Los péptidos CLE ( CLAVATA3/Embryo Surrounding Region-Related ) son un grupo de péptidos presentes en las plantas que participan en la señalización celular . Su producción está controlada por los genes CLE. Tras la unión a un receptor de péptido CLE en otra célula, se produce una reacción en cadena que puede dar lugar a diversos procesos fisiológicos y de desarrollo. Esta vía de señalización se conserva en diversas plantas terrestres . [ 1 ]

Fondo

Tanto las plantas como los animales utilizan pequeños polipéptidos para la señalización en la comunicación intercelular. La señalización de CLAVATA3/Embryo Surrounding Region-Related, también conocida como hormona peptídica vegetal, es importante para la señalización intercelular, pero también para la comunicación a larga distancia. Estas dos acciones son especialmente importantes para las células vegetales porque son estacionarias y deben expandirse. En los organismos multicelulares, se ha descubierto que la comunicación intercelular es crucial para muchos procesos de crecimiento que ocurren dentro del organismo. Los polipéptidos de 12 o 13 aminoácidos son las formas maduras de las proteínas CLE que se derivan de los dominios CLE conservados. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Cada vez se identifican más genes CLE y se realizan más investigaciones en esta área. Los genes CLE no solo se han encontrado en plantas con semillas, sino también en licófitas , briofitas y algas verdes . [ 5 ] [ 6 ]

Genes

La mayor parte de la investigación realizada sobre la señalización del péptido CLE se ha llevado a cabo con Arabidopsis , ya que este genoma contiene 32 miembros de la familia de genes CLE. CLV3, que pertenece a la familia de genes CLE, se encuentra en uno o más tejidos de Arabidopsis . Los 32 miembros de la familia CLE comparten dos características que incluyen: la codificación de una proteína pequeña con una señal de secreción putativa en sus extremos N y la presencia de un motivo CLE conservado en o cerca de sus extremos C. [ 7 ] Los 32 miembros de la familia de genes CLE se originaron a partir de mutaciones del gen original.

Estructuras

Los péptidos CLE están codificados por los genes CLE. Estos péptidos varían en estructura, y cada estructura peptídica realiza una función diferente dentro de la planta. Se ha descubierto que la longitud mínima de los péptidos CLE funcionales es de 12 aminoácidos con varios residuos críticos. [ 8 ] Existen dos estructuras peptídicas diferentes que se encuentran dentro de la planta: de tipo A y de tipo B. Cuando se secretan hormonas de tipo A, la planta ralentiza la tasa de crecimiento de la raíz, mientras que la secreción de péptidos de tipo B afecta el crecimiento vascular de la planta. [ 9 ] La secreción de péptidos de tipo A acelera el desarrollo vascular de la planta, que está mediado por los péptidos de tipo B. Esto sugiere que estos dos tipos de péptidos trabajan juntos para regular el crecimiento de la planta. Los péptidos específicos son: [ 8 ]

Péptidos de tipo A

  • CLE 1/3/4
  • CLE 2
  • CLE 5/6
  • CLE 7
  • CLE 8
  • CLE 9
  • CLE 10
  • CLE 11
  • CLE 12
  • CLE 13
  • CLE 14
  • CLE 16
  • CLE 17
  • CLE 18
  • CLE 19
  • CLE 20
  • CLE 21
  • CLE 22
  • CLE 25
  • CLE 26
  • CLE 27
  • CLE 40
  • CLE 45

Péptidos de tipo B

  • CLE 41/44/TDIF
  • CLE 42
  • CLE 43
  • CLE 46

Señalización en el meristemo apical del tallo

Meristemos apicales del tallo de Crassula ovata (izquierda). Catorce días después, se han desarrollado las hojas (derecha).
Modelo de túnica-cuerpo del meristemo apical (punta de crecimiento). Las capas epidérmica (L1) y subepidérmica (L2) forman las capas externas llamadas túnica. La capa interna L3 se llama cuerpo. Las células de las capas L1 y L2 se dividen lateralmente, lo que mantiene estas capas diferenciadas, mientras que la capa L3 se divide de forma más aleatoria.

Meristematic cells give rise to various organs of the plant and keep the plant growing. There are two types of meristematic tissues 1) Apical Meristem 2) Lateral Meristem. The Apical Meristem is of two types; the shoot apical meristem (SAM) gives rise to organs like the leaves and flowers, while the root apical meristem (RAM) provides the meristematic cells for the future root growth. SAM and RAM cells divide rapidly and are considered indeterminate, in that they do not possess any defined end status. In that sense, the meristematic cells are frequently compared to the stem cells in animals, which have an analogous behavior and function. Within plants, SAM cells play a major role in the overall growth and development, this is due to the fact that all cells making up the major parts of the plant come from the shoot apical meristem (SAM). There are three different important area found within the SAM and they include the central zone, the peripheral zone, and the rib meristem. Each of these areas play an important role in the production of new stem cells within the SAM. All SAMs are usually dome shaped and have structures that are layered and are described as the tunica and corpus. CLV3 plays an important role in regulating the production of stem cells within the Central Zone region of the (SAM), this is also true for the cell promoting WUSCHEL (WUS) gene. The combination of these two genes regulates stem cell production by WUS negatively or positively regulating the production of stem cells by controlling the CLV3 gene.[10][11]

Genes in other plants

CLE genes have been found in numerous monocots, dicots, and even moss. Research has even shown that some plants, like rice, contain the presence of a multi-CLE domain.[5][7] Various CLE-like genes have also been found in the genomes of plant-parasitic nematodes such as beet, soybean and potato cyst nematodes.[12][5][13]

References

  1. ↑Betsuyaku S, Sawa S, Yamada M (2011). "The Function of the CLE Peptides in Plant Development and Plant-Microbe Interactions". The Arabidopsis Book. 9 e0149. doi:10.1199/tab.0149. PMC 3268505. PMID 22303273.
  2. ↑ Kondo T, Sawa S, Kinoshita A, Mizuno S, Kakimoto T, Fukuda H, Sakagami Y (2006). "Un péptido vegetal codificado por CLV3 identificado mediante análisis MALDI-TOF MS in situ". Science . 313 ( 5788 ): 845– 48. Bibcode : 2006Sci...313..845K . doi : 10.1126/science.1128439 . JSTOR 3846935. PMID 16902141. S2CID 31119711 .   
  3. ↑ Ito Y, Nakanomyo I, Motose H, Iwamoto K, Sawa S, Dohmae N, Fukuda H (agosto de 2006). "Péptidos dodeca-CLE como supresores de la diferenciación de células madre vegetales". Science . 313 (5788): 842– 5. Bibcode : 2006Sci...313..842I . doi : 10.1126/science.1128436 . PMID 16902140 . S2CID 11502739 .  
  4. ↑ Ohyama K, Shinohara H, Ogawa-Ohnishi M, Matsubayashi Y (agosto de 2009). "Un glicopéptido que regula el destino de las células madre en Arabidopsis thaliana". Nat. Chem. Biol . 5 (8): 578– 80. doi : 10.1038/nchembio.182 . PMID 19525968 . 
  5. 1 2 3 Oelkers K, Goffard N, Weiller GF, Gresshoff PM, Mathesius U, Frickey T (enero de 2008). " Análisis bioinformático de la familia de péptidos de señalización CLE" . BMC Plant Biol . 8 : 1. doi : 10.1186/1471-2229-8-1 . PMC 2254619. PMID 18171480 .  
  6. ↑ Miwa H, Tamaki T, Fukuda H, Sawa S (junio de 2009). "Evolución de la señalización CLE: orígenes de la diversidad de receptores CLV1 y SOL2/CRN" . Plant Signal Behav . 4 (6): 477–81 . doi : 10.4161/psb.4.6.8391 . PMC 2688290. PMID 19816140 .  
  7. 1 2 Cock JM, McCormick S (julio de 2001). " Una gran familia de genes que comparten homología con CLAVATA3" . Plant Physiol . 126 (3): 939–42 . doi : 10.1104/pp.126.3.939 . PMC 1540125. PMID 11457943 .  
  8. 1 2 Yamaguchi YL, Ishida T, Sawa S (2016). "Péptidos CLE y sus vías de señalización en el desarrollo de las plantas" . J. Exp. Bot . 67 (16): 4813–26 . doi : 10.1093/jxb/erw208 . PMID 27229733 . 
  9. ↑ Whitford R, Fernandez A, De Groodt R, Ortega E, Hilson P (noviembre de 2008). "Los péptidos CLE de plantas de dos clases funcionales distintas inducen sinérgicamente la división de las células vasculares" . Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 105 (47): 18625–30 . Bibcode : 2008PNAS..10518625W . doi : 10.1073/pnas.0809395105 . PMC 2587568. PMID 19011104 .  
  10. ↑ Brand U, Fletcher JC, Hobe M, Meyerowitz EM, Simon R (julio de 2000). "Dependencia del destino de las células madre en Arabidopsis de un bucle de retroalimentación regulado por la actividad de CLV3". Science . 289 (5479): 617– 9. Bibcode : 2000Sci...289..617B . doi : 10.1126/science.289.5479.617 . PMID 10915624 . 
  11. ↑ Schoof H, Lenhard M, Haecker A, Mayer KF, Jürgens G, Laux T (marzo de 2000). "La población de células madre de los meristemos del brote de Arabidopsis se mantiene mediante un bucle regulador entre los genes CLAVATA y WUSCHEL" . Cell . 100 (6): 635–44 . doi : 10.1016/s0092-8674(00)80700-x . PMID 10761929 . 
  12. ↑ Wang X, Mitchum MG, Gao B, Li C, Diab H, Baum TJ, Hussey RS, Davis EL (marzo de 2005). "Un gen de parasitismo de un nematodo fitoparásito con función similar a CLAVATA3/ESR (CLE) de Arabidopsis thaliana" . Mol. Plant Pathol . 6 (2): 187–91 . doi : 10.1111/j.1364-3703.2005.00270.x . PMID 20565649 . 
  13. ↑ Guo Y, Han L, Hymes M, Denver R, Clark SE (septiembre de 2010). "CLAVATA2 forma un complejo receptor de unión a CLE distinto que regula la especificación de células madre de Arabidopsis" . Plant J. 63 ( 6): 889–900 . doi : 10.1111/j.1365-313X.2010.04295.x . PMC 2974754. PMID 20626648 .  

Lecturas adicionales

  • Bommert P, Je BI, Goldshmidt A, Jackson D (octubre de 2013). "El gen Gα COMPACT PLANT2 del maíz funciona en la señalización CLAVATA para controlar el tamaño del meristemo del brote". Nature . 502 ( 7472): 555–8 . Bibcode : 2013Natur.502..555B . doi : 10.1038/nature12583 . PMID 24025774. S2CID 4407655 .  
  • Chu H, Liang W, Li J, Hong F, Wu Y, Wang L, Wang J, Wu P, Liu C, Zhang Q, Xu J, Zhang D (diciembre de 2013). "Un módulo de señalización CLE-WOX regula el mantenimiento del meristemo radicular y el desarrollo del tejido vascular en el arroz". J. Exp. Bot . 64 (17): 5359–69 . doi : 10.1093/jxb/ert301 . PMID 24043854 . 
  • Clark SE, Williams RW, Meyerowitz EM (mayo de 1997). "El gen CLAVATA1 codifica una presunta quinasa receptora que controla el tamaño del meristemo del tallo y floral en Arabidopsis" . Cell . 89 (4): 575–85 . doi : 10.1016/s0092-8674(00)80239-1 . PMID 9160749 . 
  • Jun J, Fiume E, Roeder AH, Meng L, Sharma VK, Osmont KS, Baker C, Ha CM, Meyerowitz EM, Feldman LJ, Fletcher JC (diciembre de 2010). "Análisis exhaustivo de la expresión génica y la actividad de sobreexpresión de la señalización del polipéptido CLE en Arabidopsis" . Plant Physiol . 154 (4): 1721–36 . doi : 10.1104/pp.110.163683 . PMC 2996011. PMID 20884811 .  
  • Laux T, Mayer KF, Berger J, Jürgens G (enero de 1996). "El gen WUSCHEL es necesario para la integridad del meristemo del brote y floral en Arabidopsis". Development . 122 (1): 87– 96. doi : 10.1242/dev.122.1.87 . PMID 8565856 .