Systemin es un péptido defensivo muy conocido en el reino vegetal que desempeña un papel crucial en la respuesta de la planta a heridas, como los ataques de herbívoros. Como proveedor confiable de Systemin, a menudo me preguntan cómo se sintetiza este importante péptido en las plantas. En esta publicación de blog, profundizaré en los detalles científicos de la síntesis de Systemin, brindando una descripción general completa para aquellos interesados en este fascinante campo.
El descubrimiento y la importancia de Systemin
La sistemina se descubrió por primera vez en las plantas de tomate (Solanum lycopersicum) en la década de 1990. Es un pequeño péptido que consta de 18 aminoácidos y su descubrimiento representó un gran avance en la comprensión de los mecanismos de defensa de las plantas. Cuando una planta se daña, Systemin se libera y actúa como una señal sistémica, transmitiendo la "alarma" a toda la planta. Esto conduce a la activación de varios genes relacionados con la defensa, lo que da como resultado la síntesis de inhibidores de proteasa. Estos inhibidores de proteasa pueden interferir con la digestión de los herbívoros, disuadiéndolos eficazmente y protegiendo la planta.
La proteína precursora de la sistemina
Systemin no se sintetiza directamente en su forma activa. En cambio, se deriva de una proteína precursora más grande llamada prosystemina. La prosystemina está codificada por un gen de copia única en el genoma de la planta. En las plantas de tomate, el gen de la prosystemina contiene un marco de lectura abierto que codifica una proteína de aproximadamente 200 aminoácidos. La secuencia de Systemin está incrustada dentro de esta proteína prosystemin más grande.
La región promotora del gen de la prosistemina contiene elementos cis específicos que pueden responder a diversos estímulos, como heridas mecánicas y alimentación de insectos. Cuando la planta detecta estos estímulos, los factores transcripcionales se unen a estos elementos que actúan en cis, lo que lleva a la activación del gen de la prosystemina y a la producción de ARNm de prosystemina. Luego, este ARNm se traduce en la proteína prosystemina en el retículo endoplásmico y los ribosomas de las células vegetales.
Escisión de prosystemina para liberar systemina
El siguiente paso en la síntesis de Systemin es la escisión de la prosystemina para liberar el péptido activo de Systemin. Este proceso se produce mediante la acción de proteasas. Una vez sintetizada la prosystemina en la célula, se transporta al espacio extracelular. Aquí, proteasas específicas reconocen y escinden la proteína prosystemina en sitios precisos.
La identidad de las proteasas implicadas en esta escisión ha sido objeto de extensas investigaciones. Si bien no se comprende completamente, se cree que una familia de serina proteasas puede desempeñar un papel importante. Estas proteasas escinden la proteína prosystemina en enlaces peptídicos específicos, liberando el péptido Systemin de 18 aminoácidos. Una vez liberado, Systemin puede interactuar con sus receptores en la membrana plasmática de las células vecinas.
Modificaciones postraduccionales
En algunos casos, Systemin puede sufrir modificaciones postraduccionales. Aunque el péptido Systemin de 18 aminoácidos generalmente se considera la forma activa, existe evidencia de que pueden ocurrir modificaciones menores. Estas modificaciones pueden afectar la estabilidad, actividad o afinidad de unión de Systemin a sus receptores.
Por ejemplo, la fosforilación o acetilación de ciertos residuos de aminoácidos en Systemin podría alterar potencialmente sus propiedades biológicas. Sin embargo, se necesita más investigación para comprender completamente el alcance y la importancia de estas modificaciones postraduccionales en el contexto de la función de Systemin.
El papel de Systemin en las vías de señalización
Una vez que Systemin se libera y se une a sus receptores en la membrana plasmática, inicia una vía de señalización compleja. El receptor de Systemin fue identificado como una quinasa similar a un receptor repetido rico en leucina (LRR - RLK). Cuando Systemin se une a este receptor, activa una serie de eventos de señalización posteriores, incluida la activación de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK).
La activación de MAPK conduce a la fosforilación de factores de transcripción, que luego se trasladan al núcleo y regulan la expresión de genes relacionados con la defensa. Esta cascada de señalización da como resultado la síntesis de diversas proteínas relacionadas con la defensa, como inhibidores de proteasas, polifenol oxidasas y peroxidasas. Estas proteínas contribuyen a la defensa general de la planta contra herbívoros y patógenos.
Péptidos similares en el reino vegetal
Además de Systemin, existen otros péptidos similares en el reino vegetal que desempeñan funciones en la señalización de defensa. Por ejemplo, Tyr - ACTH (4 - 9)Haga clic aquí para más detalleses un péptido que se ha demostrado que tiene ciertas actividades biológicas en las plantas. fisalaeminaMás informaciónes otro péptido que se ha estudiado en el contexto de la señalización vegetal. Estos péptidos pueden compartir algunas características comunes con Systemin en términos de sus funciones de síntesis, procesamiento y señalización.
Otro péptido relacionado es el péptido 6×His.Descubra más. Si bien su uso principal suele ser la purificación de proteínas en entornos de laboratorio, también proporciona información sobre la síntesis y manipulación de péptidos en plantas. Comprender las similitudes y diferencias entre estos péptidos puede ayudarnos a obtener una comprensión más completa de las vías de señalización mediadas por péptidos vegetales.
Factores que afectan la síntesis de sistemina
Varios factores pueden afectar la síntesis de Systemin en las plantas. Los factores ambientales, como la luz, la temperatura y la humedad, pueden influir en la expresión del gen de la prosistemina. Por ejemplo, la luz de alta intensidad puede mejorar la expresión del gen de la prosystemina, lo que lleva a una mayor síntesis de Systemin.
Los factores biológicos, como la presencia de patógenos o herbívoros, también juegan un papel crucial. Cuando una planta es atacada por herbívoros, el daño mecánico causado por la masticación o la presencia de inductores derivados de herbívoros pueden desencadenar la síntesis de Systemin. De manera similar, las infecciones por patógenos también pueden activar la vía de defensa mediada por Systemin, aunque los mecanismos exactos pueden diferir.
Nuestra Oferta como Proveedor de Systemin
Como proveedor dedicado de Systemin, entendemos la importancia de proporcionar Systemin de alta calidad para fines de investigación. Nuestros productos Systemin se sintetizan utilizando técnicas de última generación y se prueban rigurosamente para garantizar su pureza y actividad biológica. Ya sea que esté realizando una investigación básica sobre los mecanismos de defensa de las plantas o desarrollando nuevas estrategias para la protección de cultivos, nuestro Systemin puede ser una herramienta valiosa en sus estudios.
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Conclusión
La síntesis de Systemin en plantas es un proceso complejo y altamente regulado. Implica la transcripción y traducción del gen de la prosystemina, seguida de la escisión de la proteína prosystemina para liberar el péptido activo de la systemina. Luego, este péptido inicia una cascada de señalización que conduce a la activación de las respuestas de defensa de las plantas. Comprender la síntesis de Systemin no sólo es importante para la investigación básica de biología vegetal, sino que también tiene aplicaciones potenciales en la agricultura para desarrollar variedades de cultivos más resistentes.
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Referencias
- Ryan CA, Pearce G. (1998). La señal de herida sistémica en tomate: regulación de genes de defensa de plantas contra plagas de insectos. Biotecnología vegetal. J. 16, 199 - 210.
- Schilmiller AL, Howe GA. (2005). Jasmonato: respuestas reguladas de las plantas a los herbívoros. actual. Opinión. Biol vegetal. 8, 330 - 336.
- Stratmann JW. (2003). Mitógeno: cascadas de proteína quinasa activadas en la señalización de defensa de las plantas. actual. Opinión. Biol vegetal. 6, 395 - 401.