Efecto de la insulina sobre el perfil proteómico y la participación de la vía PI3K/TOR en ejes embrionarios de maíz (Zea mays L.)

Abstract

Insulin is a peptidic hormone that regulates several metabolic processes in animals. Glucose homeostasis is the most studied among these functions. Nonetheless, some other important functions of insulin are: Glycogenesis stimulation, glycogenolisis inhibition, glycolysis induction, stimulation of fatty acids synthesis, and translation promotion. Protein synthesis is mainly regulated by Target of Rapamicyn (TOR), this protein has been proposed as the master regulator of cell growth. The pathway PI3K-TOR signaling induces ribosome biogenesis and, through this cell biomass is increased, promoting cell growth. This pathway is conserved from yeast to plants. In plants, the mechanisms involved in TOR signaling are scarcely understood. Plant growth is modulated in response to a several stimuli such as light, heat, and nutrient availability. Phytohormones play a crucial role in plant growth regulation, a cross regulation between TOR signaling and auxins, the most studied phytohormone, has been reported. On the other hand, regulators from peptidic nature have been reported in maize: an Insulin like Growth Factor (ZmIGF) that regulates germination and plant growth. This ZmIGF has been proven to be functional in rat adipocytes, capable of induce the uptake of glucose from the medium. Additionally, a putative receptor for this peptide and insulin has been reported in maize callus tissue, which could be the starting point of signaling induced by these peptides. All data above shows that ZmIGF and insulin modulates germination and plant growth through similar mechanism to that in animals, probably trough the TOR signaling pathway.

La insulina es una hormona de naturaleza peptídica que regula diferentes aspectos metabólicos en los animales. La principal función conocida de esta hormona es la regulación de la homeostasis de glucosa en sangre. Sin embargo, sus funciones abarcan aspectos metabólicos como: La estimulación de la glucogenogénesis, Inhibición de la glucogenolisis, promoción de la glucólisis, la síntesis de ácidos grasos y de proteínas. Este último proceso es mediado por la vía de señalización PI3K-TOR, donde TOR (Target Of Rapamycin) se conoce como el regulador maestro del crecimiento celular. Esta vía de señalización induce la biogénesis de ribosomas, aumentando la capacidad de síntesis de proteínas en la célula; esto conlleva a un aumento en la biomasa y por lo tanto a un crecimiento celular. La vía PI3K-TOR se encuentra conservada desde levaduras hasta plantas. En este último apenas se ha comenzado a entender los mecanismos a través de los cuales TOR regula el crecimiento, el cual es modulado en respuesta a factores externos (abióticos) e internos como los reguladores de crecimiento o fitohormonas. Se ha establecido una interacción entre la vía PI3K-TOR con las auxinas, implicadas en todos los aspectos del crecimiento y desarrollo vegetal. Por otro lado, desde hace algunos años se ha reportado que el maíz es capaz de producir un péptido similar a la insulina (ZmIGF) estructuralmente, que al igual que la insulina animal estimuló un aumento en el porcentaje de germinación e indujo el crecimiento vegetal. Recientemente se ha reportado que este ZmIGF es capaz de inducir la toma de glucosa del medio por adipocitos de rata. Además, se determinó la presencia de un receptor para dicho péptido a través del cual tanto el ZmIGF como la insulina podrían ejercer su acción dentro de la célula.