Dr. Minako Ueda, Dr. Masakazu Nambo, del Instituto de Biomoléculas Transformativas ITbM de la Universidad de Nagoya y sus colegas, informaron en la revista Plant and Cell Physiology sobre el desarrollo de una serie de compuestos de triarilmetano, que fueronprobado en células vegetales para ver su efecto en la división celular. A través de imágenes de células vivas, pudieron identificar un nuevo compuesto de triarilmetano que puede inhibir rápidamente la división celular en las células vegetales.
También descubrieron que este nuevo compuesto no tiene un efecto en la división celular de las células animales, y que la división celular se reinicia en las células vegetales al eliminar el compuesto. Ser capaz de controlar la división celular en las células vegetales puede ser eficaz encontrolando el crecimiento de las plantas. Por lo tanto, la selectividad y reversibilidad de este nuevo compuesto de triarilmetano en la división celular de las células de las plantas lo convierte en un buen candidato para un agroquímico.
El crecimiento de las plantas ocurre al aumentar el número de células por división celular seguido por el agrandamiento de las células. Por lo tanto, se ha considerado que si hay una forma de controlar la división celular en las plantas, esto conducirá al control del crecimiento de las plantas enuna variedad de especies de plantas. Aunque en el pasado se han explorado varios compuestos que pueden controlar la división celular en las plantas, han resultado principalmente en daños a la forma de la planta o en la inhibición irreversible de la división celular a pesar de la eliminación de los compuestos.
"Como parte de la iniciativa de investigación interdisciplinaria de ITbM, decidimos buscar nuevos compuestos que puedan inhibir la división celular en las plantas sin dañarlos", dice Minako Ueda, bióloga de plantas y líder de este estudio ".en el Mix Lab laboratorios especiales que tienen investigadores de diferentes disciplinas mezclados en ITbM, pude hablar con un químico orgánico, Masakazu Nambo, quien sugirió el uso de compuestos de triarilmetano para la inhibición de la división celular en células vegetales ", continúa.
"Reportamos una nueva reacción catalítica en diciembre de 2013, para sintetizar rápidamente triarilmetanos en 3 pasos a partir de materiales de partida fácilmente disponibles, utilizando un catalizador de paladio", dice Masakazu Nambo, químico orgánico y otro líder de este estudio. "Los triarilmetanos tienenRealmente no se había utilizado antes en las plantas, pero pudimos visualizar su efecto en las células de las plantas de tabaco mediante imágenes de células vivas. Comenzamos esta investigación hace unos 3 años, pero tuvimos la suerte de poder identificar un compuesto de triarilmetano que puede inhibir rápidamentedivisión celular en plantas ", continúa.
Los triarilmetanos son un grupo de compuestos que derivan del metano una molécula que consiste en carbono con 4 átomos de hidrógeno unidos a él y consisten en un centro de átomos de carbono con 3 grupos arilo anillo aromático y un átomo de hidrógeno. Esta estructura puede serencontrado en materiales orgánicos, como colorantes y sondas fluorescentes, así como en productos naturales. Se sabe que algunos compuestos que contienen el resto triarilmetano exhiben propiedades anticancerígenas, y se han sintetizado muchos compuestos nuevos para investigar sus bioactividades.
"Nuestra reacción de arilación secuencial catalizada por paladio ha sido muy útil para sintetizar rápidamente una variedad de triarilmetanos para probar su efecto sobre la división celular en las plantas", dice Nambo.
"Usamos una célula de la planta de tabaco unida con una sonda fluorescente para visualizar el proceso de división celular", dice Ueda. "Agregamos los compuestos de triarilmetano a las células cultivadas e investigamos si la división celular había ocurrido o no mediante imágenes de células vivas en tiempo real"."
"Como resultado de la detección de aproximadamente 200 compuestos, encontramos que 3-furil difenilmetano chem7, que es un triarilmetano que contiene 2 grupos fenilo y un furilo un anillo aromático de 5 miembros que contiene 4 carbonos y un oxígenoátomo en el grupo, tenía una fuerte actividad inhibitoria en la división celular de la planta ", dice Ueda
Cuando el resto furilo se reemplazó con otros grupos aromáticos, o cuando se eliminó uno de los anillos de benceno, no se observó actividad inhibidora de la división celular, lo que sugiere que una estructura de triarilmetano que contiene los anillos de benceno y furano son necesarios para su bioactividad.
"Aunque no tuve problemas para trabajar con compuestos sintetizados directamente por químicos, inicialmente me sorprendió recibir compuestos que no eran necesariamente solubles en los solventes que estaba usando en mis experimentos biológicos", dice Ueda. "Fuefue emocionante probar nuevos compuestos y me sorprendió la velocidad con la que los compuestos se sintetizaban. La velocidad de los compuestos que se generaban era más rápida que la velocidad que podíamos probar en las células ".
El grupo también probó si chem7 podría inhibir la división celular en otras plantas o en otros tejidos en desarrollo. Al aplicar chem7 a las semillas y raíces jóvenes de una planta modelo, Arabidopsis thaliana, el grupo encontró que se observó una rápida inhibición de la división celularen ambos tejidos
"Vimos que chem7 casi no tuvo ningún efecto en las formas de las células y los tejidos, lo que sugiere que chem7 detiene la división celular en las células vegetales, pero no causa ningún daño severo a las formas", describe Ueda.Con ayuda de biólogos animales, descubrimos que chem7 no tenía ningún efecto sobre las levaduras en gemación y las células humanas, lo que indica que chem7 no inhibe la división celular de las células animales ".
La división celular consta de varias fases, incluida la fase M donde las células se dividen realmente M = mitosis, la fase S donde se copia el ADN y se prepara para la división S = síntesis y la fase G1 / G2 entre G = brecha. Estas fases ciclo celular se repiten, lo que lleva a la división celular. Para determinar en qué fase actúa realmente chem7, Ueda y su equipo utilizaron dos proteínas fluorescentes de diferentes colores para visualizar el proceso de los ciclos celulares.en la raíz de Arabidopsis thaliana el verde indica la fase M y el rojo indica las fases S y G2.
"Como las raíces de Arabidopsis thaliana contienen células en varias fases, fue posible observar diferentes fases, que se muestran en verde y rojo", explica Ueda. "Al agregar el chem7 a las raíces, encontramos que ambos colores existían pero elel área que contiene células fluorescentes tejidos con alta actividad de división celular se hizo más pequeña "
Esto indica que chem7 no se dirige a una fase celular específica de la planta, pero exhibe actividad inhibitoria celular independientemente de la fase. El grupo concluyó que chem7 no causa daños severos a las formas de las células y tejidos al poder detener rápidamente la actividad celularen cualquier fase celular.
Además, cuando chem7 se eliminó de las raíces y las células cultivadas tratadas con chem7, se observó nuevamente la división celular, lo que indica que el efecto de chem7 no es letal.
"A través de la colaboración con químicos y biólogos, tuvimos la suerte de descubrir un nuevo compuesto que puede inhibir selectivamente la división celular de las células vegetales independientemente de la fase celular", dicen Ueda y Nambo. "Chem7 detiene rápidamente la división celular y el crecimiento de las plantassin causar daños drásticos a las formas o funciones de las células "
"Fue agradable poder reunirnos y discutir la investigación con personas de diferentes campos de investigación. Actualmente estamos llevando a cabo más estudios para generar nuevos compuestos que puedan controlar rápida y reversiblemente el crecimiento de las plantas sin causar daño a los humanos y las bacterias en elentorno circundante, que potencialmente puede funcionar como agroquímicos ", hablan.
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Materiales proporcionado por Instituto de Bio-Moléculas Transformativas WPI-ITbM, Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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