miércoles, 16 de enero de 2013

MECANISMO DE ACCION DE FUNGICIDAS SISTÉMICOS ACCIÓN INDIRECTA (Actualizado 12/2013)


FUNGICIDAS SISTÉMICOS ACCIÓN INDIRECTA

Inhibición de la síntesis de melanina

TRICICLAZOL

•La síntesis de melanina es un blanco de los fungicidas sistémicos indirectos.

•La melanina es un polimero aromático que deriva luego de sucesivas reacciones de oxidación y reducción del 1,3,6,8 tetrahidroxi naftaleno. 
•La misma esta envuelta en el proceso infectivo y el bloqueo de su síntesis conduce a la perdida de virulencia.

•La enzima inhibida es la 1,3,8-trihidroxinaftaleno reductasa.

•SIN MELANINA EL HONGO NO ES PATÓGENO

Inducción de Fitoalexinas

•Las fitoalexinas son compuestos antimicrobiales que se acumulan en grandes concentraciones después de una infección fúngica o bacteriana y ayudan a limitar el desarrollo del patógeno invasor

•Antes de la infección no son detectables

•Se sintetizan muy rápidamente dentro de las horas siguientes al ataque

•Solo se forman cerca al sitio de infección

•Tóxicos para amplio espectro de hongos y bacterias patógenas



La producción de fitoalexinas es un mecanismo común en muchas plantas 

Metabolitos secundarios
•Isoflavonoides 

•Sesquiterpenos

Mecanismo
•Reconocimiento del patógeno ( producción de inductores o desencadenantes de la vía de defensa de la planta)
•Transcripción de RNA --> enzimas --> síntesis de fitoalexinas
•Procesos asociados: Síntesis de quitinasa
•Induce enzimas que promueven lignificación
•Plasmopara viticola, Mildiu de la vid


Inducción de resistencia sistémica adquirida:

•Aumento del ácido salicílico 

•Mimetizan la hormona del ácido salicílico 

La implicación del ácido salicílico (SA) endógeno en la inducción de la resistencia sistémica adquirida (SAR) en plantas está bien establecida.
Ensayos en plantas de tabaco transgénicas que expresan el gen bacteriano de la salicilato deshidrogenasa que oxida el SA a catecol inactivo y no son capaces de inducir la SAR

•Su concentración se eleva cuando las células, órganos o plantas completas son sometidas a la acción de alguna clase de estrés sea este biótico o abiótico.

•En esas situaciones el ácido salicílico participa en forma importante en la cascada de señalización que da lugar a las respuestas de adaptación en ambientes extremos, a la expresión de los sistemas de control del daño oxidativo así como a la inducción de la resistencia sistémica adquirida en el caso de patogénesis

•La RSA depende de un señalizador o señalizadores aún no identificados que se mueven de forma sistémica entre los diferentes órganos de la planta.

•La aplicación exógena de AS da lugar una respuesta de RSA por lo cual se dice que el AS funciona como activador o inductor de este proceso.

•La aplicación de AS en tabaco da lugar a la inducción de proteínas de defensa (PR) como PR-1, quitinasa y b -1,3-gluconasa (Kang et al., 1998).

•Al igual que con el estrés inducido por factores abióticos, una de las respuestas primarias de las plantas a los patógenos microbianos es la producción de EAO tales como el anión superóxido (O2.-) y el peróxido de hidrógeno (H2O2)

•La aplicación de AS da lugar también la síntesis de H2O2, el posterior choque oxidativo y a la inducción de la resistencia (Van Camp et al., 1998 )

•Se confirmo en Vitis vinifera, donde la aplicación foliar exógena de AS y un activador preparado a partir de la pared celular de levaduras indujeron la expresión de dos tipos de quitinasa


AUMENTA  LA PRODUCCIÓN ENDÓGENA DE ÁCIDO SALICILICO :PROBENAZOL

MIMETIZA LA HORMONA ACIDO SALICILICO: BENZOTIADIAZOL (BTH)


Inducción de resistencia sistémica adquiri
da:

Inductor químico SAR no SA (ácido salicílico)

La resistencia sistémica adquirida ( SAR) es un mecanismo de defensa inducible que juega un papel central en la protección de plantas contra el ataque patógeno microbiano  
Un nuevo inductor químico de SAR, el 3 - acetonil - 3 - hydroxioxindol ( AHO ) , un derivado de la isatina se aisló de los extractos de Strobilanthes cusia .
 Las plantas de tabaco tratadas con AHO exhibieron mayor resistencia al virus del mosaico del tabaco (TMV ) y para el patógeno fúngico Erysiphe cichoracearum, acompañado por el aumento de expresión de los niveles del gen relacionado con la patogénesis - 1 ( PR - 1 )  , de la acumulación del ácido salicílico ( SA ) y la actividad de la fenilalanina amonio  liasa.
 Para estudiar el modo de acción de la AHO y su capacidad para inducir la expresión del PR - 1 se midió la resistencia a TMV en plantas transgénicas que expresan nahG salicilato hidroxilasa , que impide la acumulación de SA .
El tratamiento AHO no indujo resistencia a TMV o incremento de la expresion del gen PR- 1 en plantas transgénicas nahG , lo que sugiere que AHO actúa antes de SA en la vía de señalización de SAR .
 Se identificaron cinco proteínas de plantas inducidas por aho que eran homólogas a las proteínas efectoras con la que interactúa el SA lo que sugiere que AHO puede representar una nueva clase de inductor que estimula las respuestas de defensa mediadas por SA

Inhibición de las pectinasas fungicas:


La pectina es un polisacarido de función estructural en vegetales. Constituye una parte importante de la pared celular y es componente mayoritario de la lamina media 

(cementante entre celulas vegetales). 


El esqueleto principal es de ácido D-galacturonico con uniones α 1- 4. La pectina es degradada naturalmente en el proceso de maduración de los frutos y también puede ser degradada por hongos y bacterias.  



Las pectinasas son un compleo de enzimas que degradan en conjunto a la pectina.
Las pectinasas se clasifican en tres grupos mayoritarios:
1.Esterasas: Remueven los metoxilos del esqueleto de la pectina. La enzima que cataliza esa reacción es la pectinesterasa(PE).
2.Hidrolasas:Cortan por hidrólisis las uniones α 1- 4 entre dos residuos de ac galacturónico, si no estan esterificados.   La enzima que cataliza esa reacción es la poligalacturonasa(PG).
3.Liasas: Cortan por hidrólisis las uniones α 1- 4 entre dos residuos de ac galacturónico independientemente de su esterificación. La enzima que cataliza esa reacción es la pectinliasas (PL).   

Un  mecanismo de acción es el de inhibir estas pectinasas fungicas, que son necesarios para abrir vías de infección en los tejidos de la
 planta.
 
 Se sabe que la resistencia natural (*) de muchas especies vegetales frente a los hongos patógenos se debe a la presencia en ellas de inhibidores de pectinasas, y abundancia de calcio capaz de formar pectato cálcico insoluble aumentando la resistencia de la planta al ataque fúngico         



domingo, 13 de enero de 2013

MECANISMOS DE ACCION DE LOS FUNGICIDAS



1.Mecanismos de acción directa.


1A: Que afectan el metabolismo


Inhiben fosforilación oxidativa

Otras inhibiciones  enzimáticas       

Interfieren metabolismo bases nitrogenadas o a. nucleicos.

Inhiben biosíntesis de proteínas



1B: Que alteran la estructura celular



Alteran estructura de membrana 

Inhiben biosíntesis de ergosterol    

Inhiben división celular    

Inhiben biosíntesis de pared celular


2.   Mecanismos  de acción indirecta

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1A. Inhiben fosforilación oxidativa

  Pueden desacoplar la fosforilación oxidativa a nivel de la piruvato deshidrogenasa(PDH).
 
 La PDH es complejo enzimático que se encuentra en la matriz mitocondrial, esta compuesto por tres enzimas y cinco coenzimas

E1 - Piruvato Deshidrogenasa

E2 – Dihidrolipoíl Transacetilasa

E3 – Dihidrolipoíl Deshidrogenasa

 
De las cinco coenzimas nombraremos a la lipotidamida (LipS) que es la amida del ácido lipóico.




 El proceso consiste en la perdida del grupo carboxilo del piruvato y la incorporación de la  SH.CoA para formar el acetil.CoA, paso catalizado por la E1 y la E2. La E3 sirve para regenerar el puente disulfuro del ácido lipoico que quedo abierto, en su forma ditiol
El grupo ditiol  es bloqueado por:
- el cobre,
- el arsénico,
- los compuestos orgánicos del estaño
Estos metales se unen al grupo –SH e impiden que se vuelva a formar S-S (puente disulfuro)
El grupo ditiol es bloqueado indirectamente por compuestos que pueden formar quelatos con iones metálicos.



Estos quelatos pueden actuar:

1. Formando iones complejos organometálicos que facilitan la penetración  hasta las mitocondrias, donde inhiben la acción del ácido lipoico.
2.
En otros casos el diclorodifenilestaño y las sales de fenilmercurio actúan de idéntica forma, siendo en este caso el estaño y el mercurio los metales que se fijan a los grupos –SH del ácido lipoico.

Los dialquilditiocarbamatos, los etilen-bis-ditiocarbamatos junto a los complejos de la 8-hidroxiquinolina y cobre, el tiram, y el captán y sus análogos (grupo =N-S-R) pueden actuar como quelatos portadores de iones metálicos.



Tambien pueden bloquear el ciclo de Krebs

 El primer fungicida sistémico descubierto, Carboxin inhibe la función mitocondrial desacoplando el ciclo TCA , específicamente actúa sobre el complejo II de la succinil deshidrogenasa.

 El Carboxin y el Oxicarboxin se clasifican químicamente como Anilidas / oxatinas, pertenecen a los fungicidas heterociclicos





Inhiben proteínas Fe.S de Succionato Deshidrogenasa, inhiben la respiración celular


1A. Interfieren metabolismo bases nitrogenadas o ac. nucleicos


Los fungicidas derivados del benzimidazol (tiabendazol y benomilo) inhiben la síntesis de ácidos nucleicos, probablemente, porque la estructura común interfiere con las bases púricas.
El Metalaxil es un fungicida sistémico que inhibe la incorporación de Uridina al RNA, al disminuir la síntesis de RNA disminuye el recambio del RNA ribosomal provocando un descenso en la síntesis de proteínas
Las PIRIMIDINAS como el Etirimol, Bupirimato inhiben

la enzima Adenosina desaminasa, inhibiendo la sintesis de novo

del AMP


1A. Inhiben biosíntesis de proteínas


La Kasugamicina actua como un inhibidor de la sintesis de proteínas en microorganismos y no en mamiferos

El antibiótico Kasugamicina que controla al patógeno del arroz, Pyricularia oryzae inhibe la síntesis de proteínas actuando sobre las subunidades ribosomales 80s y 70s


1B.  Alteran estructura de membrana


 La alteración de la estructura celular del hongo por una acción fisicoquímica selectiva sobre la membrana del hongo: Algunos funguicidas tienen la estructura molecular típica de los tensoactivos, como por ejemplo, el dodine (docecilguanidina), alteran la permeabilidad de la membrana celular, lo que produce una degradación de la estructura de la célula



1B.  Inhiben biosíntesis de ergosterol

Los Triazoles e Imidazoles son fungicidas que interfieren en la síntesis de esteroles los que son esenciales para la construcción de la membrana celular  
Los triazoles (o imidazoles) secuestran el hierro del grupo hemo del citocromo, evitando que ocurra la reacción redox

En particular ellos inhiben citocromos que catalizan la desmetilación   del lanosterol a 14-desmetil lanosterol





En general estos triazoles tienen una baja toxicidad para
 mamíferos

Dentro de los que inhiben la síntesis de ERGOSTEROL estan los:



IMIDAZOLES
TRIAZOLES
MORFOLINAS
PIPERACINAS

PIRIMIDINAS



1B. Inhiben división celular



El Tiabendazol detienen la división nuclear interfiriendo en el
ensamblaje de microtubulos al unirse a proteínas de β tubulina







1B. Inhiben la biosíntesis de la pared celular


ØInhibición de la síntesis de quitina
Inhibición de la síntesis de glucanos


Crecimiento apical en una hifa
•




Las vesículas se funden con la membrana plasmática de la punta y liberan el contenido:

•Enzimas encargadas de la síntesis de pared

•Enzimas encargadas de la lisis de pared

•Activadores enzimáticos

•Algunos polímeros preformados, pero la mayoría se sintetiza in situ 


Las principales enzimas en la síntesis de la pared fúngica son la quitina sintasa y la glucano sintasa.

Estas enzimas son transportadas a la punta por vesículas o cuerpos similares a una vesícula y se insertan en la membrana como proteínas integrales de membrana.

Ambas necesitan ser activadas;  la glucano sintasa mediante GTP y la quitina sintasa por una proteasa

Estructura de la pared:

La pared tiene dos fases que consisten en una red de microfibrillas embebidas en una matriz amorfa.

Componentes químicos de la pared:

Aminopolisacaridos:

ØQuitina
ØQuitosano
Ø Glucanos
Ø(1-3)-ß-D-glucano



QUITINA

Es una molécula lineal íntegramente constituida por moléculas de N-Acetilglucosamina con enlaces β 1,4.

QUITOSANO

El quitosano sería la forma desacetilada de la quitina



La quitina sintasa cataliza la síntesis de la cadena de quitina
Se encuentra en dos formas:

•Como zimogeno en vesículas y membranas
•Activa en membranas
•La forma zimogena es activada por proteasas en la punta de la hifa
•El sustrato es la molécula de N-acetil glucosamina previamente activada como UDP-N-acetil glucosamina.



Las polioxinas son ANTIBIOTICOS que inhiben a la quitina sintasa, son de amplio espectro

GLUCANOS
El componente estructural mayoritario de las paredes fúngicas es un (1-3)-ß-D-glucano lineal con algunas ramificaciones de (1-6)-ß-D-glucano
La glucano sintasa cataliza la síntesis de b-1-3-glucanos
Esta compuesta por dos subunidades, una se une al GTP y
la otra subunidad se une a la membrana( el sitio activo queda en la parte externa de la membrana).
El sustrato es UDP-Glucosa que proviene del citosol
Sufre una modificación posterior, se le adicionan enlaces b-1-6



El fludioxonil inhibe la acumulación e incorporación de glucosa y manosa a los glucanos de pared de las hifas a nivel de los procesos de transporte.
Entrecruzamiento
Se forman microfibrillas entre cadenas de Quitina por puentes de
 hidrógeno
La quitina se une con los glucanos por enlaces covalentes. En este proceso esta envuelta la lisina