{"id":452729,"date":"2023-05-17T06:07:49","date_gmt":"2023-05-17T06:07:49","guid":{"rendered":"https:\/\/kinsta.unitedwithisrael.org\/?p=452729"},"modified":"2023-05-17T09:07:49","modified_gmt":"2023-05-17T06:07:49","slug":"un-nuevo-metodo-de-modificacion-genetica-a-gran-escala-permite-revelar-el-rol-y-las-propiedades-de-los-genes-duplicados-en-las-plantas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kinsta.unitedwithisrael.org\/es\/un-nuevo-metodo-de-modificacion-genetica-a-gran-escala-permite-revelar-el-rol-y-las-propiedades-de-los-genes-duplicados-en-las-plantas\/","title":{"rendered":"Un nuevo m\u00e9todo de modificaci\u00f3n gen\u00e9tica a gran escala, permite revelar el rol y las propiedades de los genes duplicados en las plantas"},"content":{"rendered":"

Se espera que el desarrollo revolucione la forma de mejorar los cultivos agr\u00edcolas, incluyendo cambios espec\u00edficos que mejoren propiedades como el aumento del rendimiento o la resistencia a la sequ\u00eda y las plagas.<\/strong><\/p>\n

(Comunicado de la portavoz de la Universidad de Tel Aviv)<\/p>\n

Por primera vez a nivel mundial, investigadores de la Universidad de Tel Aviv lograron desarrollar una tecnolog\u00eda a escala gen\u00f3mica que hace posible revelar el rol de los genes y rasgos de las plantas que hasta ahora permanec\u00edan ocultos por redundancia funcional. Los investigadores se\u00f1alan que a partir de la revoluci\u00f3n agr\u00edcola, el hombre se ha servido de la creaci\u00f3n de diversidad gen\u00e9tica a fin de mejorar las variedades vegetales con fines agr\u00edcolas. Pero, hasta este reciente avance, era solamente posible analizar las funciones de los genes individuales, que tan solo constituyen el 20% del genoma. Para el 80% restante del genoma, constituido por genes agrupados en familias, no hab\u00eda una v\u00eda eficaz, a la gran escala del genoma completo, para determinar su funci\u00f3n en la planta.<\/p>\n

Como consecuencia de este singular desarrollo, el equipo de investigadores consigui\u00f3 aislar e identificara decenas de nuevos rasgos que hasta el momento, es hab\u00edan pasado por alto. Se prev\u00e9 que el desarrollo revolucione la forma de mejorar los cultivos agr\u00edcolas, ya que puede aplicarse a la mayor\u00eda de los cultivos y rasgos agr\u00edcolas, como el aumento del rendimiento y la resistencia a la sequ\u00eda o las plagas.<\/p>\n

La investigaci\u00f3n fue llevada a cabo por el estudiante de postdoctorado, Dr. Yangjie Hu bajo la direcci\u00f3n de los profesores Eilon Shani e Itay Mayrose, de la Escuela de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de la Facultad Wise de Ciencias de la Vida de la Universidad de Tel Aviv. Tambi\u00e9n participaron en la investigaci\u00f3n, cient\u00edficos de Francia, Dinamarca y Suiza. La investigaci\u00f3n fue publicada en la prestigiosa revista Nature Plants.<\/p>\n

Como parte de la investigaci\u00f3n, el equipo de investigadores utiliz\u00f3 la tecnolog\u00eda innovadora \u201cCRISPR\u201d para la edici\u00f3n de genes y m\u00e9todos del \u00e1mbito de la bioinform\u00e1tica y la gen\u00e9tica molecular para desarrollar un nuevo m\u00e9todo para la localizaci\u00f3n de genes responsables de algunos rasgos de las plantas.<\/p>\n

Seg\u00fan el profesor Shani: \u201cDurante miles de a\u00f1os, a partir de la revoluci\u00f3n agr\u00edcola, el hombre ha estado mejorando diferentes variedades de plantas para la agricultura promoviendo variaciones gen\u00e9ticas. Pero hasta hace unos a\u00f1os, no era posible intervenir gen\u00e9ticamente de un modo selectivo, sino s\u00f3lo identificara y promover rasgos deseables creados al azar. El desarrollo delas tecnolog\u00edas de edici\u00f3n de genes, ahora permite introducir cambios precisos en un importante n\u00famero de plantas\u201d.<\/p>\n

Los investigadores explican que a pesar del desarrollo de las tecnolog\u00edas de edici\u00f3n gen\u00e9tica, como la CRISPR, quedaban diversos desaf\u00edos que limitaban su aplicaci\u00f3n a la agricultura. Uno de ellos era la necesidad de identificar lo m\u00e1s precisamente posible qu\u00e9 genes del genoma de las plantas son responsables de un rasgo espec\u00edfico que se desea cultivar. El m\u00e9todo aceptado para abordar este desaf\u00edo es producir mutaciones, esto es, modificar los genes de diversas formas, y luego examinar los cambios en los rasgos de las plantas como resultado de la mutaci\u00f3n en el ADN y de ello aprender acerca de la funci\u00f3n del gen.<\/p>\n

As\u00ed, por ejemplo, si se desarrolla una planta con frutos m\u00e1s dulces, se puede concluir que el gen alterado determina la dulzura del fruto. Esta estrategia ha sido utilizada durante d\u00e9cadas, y ha sido muy exitosa, pero tambi\u00e9n ha tenido un problema fundamental: una planta promedio como el tomate o el arroz tiene unos 30.000 genes, pero alrededor del 80% de ellos no act\u00faan solo sino que est\u00e1n agrupados en familias de genes similares. Por consiguiente, si un gen individual de cierta familia de genes resulta mutado, existe una gran probabilidad de que otro gen de la misma familia (en realidad, una copia muy similar al gen mutado) enmascare los fenotipos en lugar del gen mutado. Debido a este fen\u00f3meno, denominado redundancia gen\u00e9tica, es dif\u00edcil crear un cambio en la misma planta, y determinar la funci\u00f3n del gen y su nexo con un rasgo especifico.<\/p>\n

El estudio actual trataba de hallar una soluci\u00f3n al problema dela redundancia gen\u00e9tica, utilizando un m\u00e9todo de edici\u00f3n gen\u00e9tica innovador denominado CRISPR. El profesor Mayrose explica: \u201cEl m\u00e9todo CRISPR est\u00e1 basado en una enzima llamada Cas9 que se encuentra naturalmente en las bacterias y cuya funci\u00f3n es la de interrumpir secuencias externas de ADN. A la enzima se le puede asociar una secuencia sgRNA, que identifica la secuencia de ADN que la enzima debe cortar. Este m\u00e9todo de edici\u00f3n gen\u00e9tica nos permite dise\u00f1ar diferentes secuencias de sgRNA para que Cas9 pueda cortar pr\u00e1cticamente, cualquier gen que queramos modificar. Quer\u00edamos aplicar esta t\u00e9cnica para mejorar el control de la creaci\u00f3n de mutaciones en las plantas con fines de mejora agr\u00edcola, y espec\u00edficamente, a fin de superar la com\u00fan limitaci\u00f3n planteada por la redundancia gen\u00e9tica\u201d.<\/p>\n

En la primera fase, fue llevado a cabo un estudio bioinform\u00e1tico en una computadora, que, a diferencia de la mayor parte delos estudios en el campo, en principio, abarcaba todo el genoma. Los investigadores optaron focalizarse en la planta Arabidopsis, que es utilizada como modelo en numerosos estudios y que tiene, aproximadamente, 30.000 genes. Primero, identificaron y aislaron alrededor de 8.000 genes, que no tienen familiares, y por ende, tampoco tienen copias en el genoma. Los 22.000 genes restantes fueron divididos en familias, y para cada familia se dise\u00f1aron computacionalmente secuencias de sgRNA. Cada secuencia de sgRNA fue dise\u00f1ada para guiar la enzima de restricci\u00f3n Cas9 a una secuencia gen\u00e9tica espec\u00edfica que caracteriza a la familia completa, con el prop\u00f3sito de crear mutaciones en todos los miembros de la familia, para que estos genes no puedan encimarse entre s\u00ed. De esta forma, se construy\u00f3 una biblioteca que totalizaba aproximadamente 59.000 secuencias de sgRNA, en la que cada sgRNA por s\u00ed misma, es capaz de modificar simult\u00e1neamente de 2 a10 genes a la vez de cada familia gen\u00e9tica, neutralizando de ese modo, eficazmente, el fen\u00f3meno de la redundancia gen\u00e9tica.<\/p>\n

Adem\u00e1s, las secuencias de sgRNA fueron divididas en 10 sub-bibliotecas de aproximadamente 6.000 secuencias de sgRNA cada una, conforme a la supuesta funci\u00f3n de los genes, como la codificaci\u00f3n de enzimas, receptores, factores de transcripci\u00f3n, etc. Seg\u00fan los investigadores, el establecimiento de las bibliotecas les permiti\u00f3 focalizar y optimizar la b\u00fasqueda de los genes responsables de los rasgos deseados, una b\u00fasqueda que hasta el momento hab\u00eda sido sumamente aleatoria.<\/p>\n

En el pr\u00f3ximo paso, los investigadores pasaron de la computadora al laboratorio. Aqu\u00ed generaron todas las 59.000 secuencias de sgRNA dise\u00f1adas por el m\u00e9todo computacional y las introdujeron en nuevas bibliotecas pl\u00e1smidas (o sea, segmentos circulares de ADN), en combinaci\u00f3n con la enzima de restricci\u00f3n. Luego, los investigadores generaron miles de nuevas plantas que conten\u00edan las bibliotecas-donde cada planta se implant\u00f3 con una \u00fanica secuencia de sgRNA dirigida contra una familia de genes espec\u00edficos.<\/p>\n

Los investigadores observaron los rasgos que se manifestaban en las plantas tras las modificaciones gen\u00e9ticas, y cuando un interesante fenotipo era observado en una planta en particular. Resultaba f\u00e1cil saber qu\u00e9 genes eran los responsables del cambio basado en la secuencia de sgRNA, que hab\u00eda sido introducida. Tambi\u00e9n, a trav\u00e9s de la secuenciaci\u00f3n del ADN de los genes identificados, fue posible determinar la naturaleza de la mutaci\u00f3n que causo el cambio y su contribuci\u00f3n a las nuevas propiedades de las plantas. De este modo, fueron mapeados muchos nuevos rasgos, que hasta la actualidad estaban bloqueados debido a la redundancia gen\u00e9tica. Espec\u00edficamente, los investigadores identificaron prote\u00ednas espec\u00edficas que comprenden un mecanismo relacionado con el transporte de la hormona citoquinina, que es esencial para el \u00f3ptimo desarrollo de la planta.<\/p>\n

El profesor Shani, concluye diciendo: \u201cSe espera que el nuevo m\u00e9todo que hemos desarrollado sea de gran ayuda para la investigaci\u00f3n b\u00e1sica en la comprensi\u00f3n de los procesos en las plantas, pero m\u00e1s all\u00e1 de eso, tiene una enorme significaci\u00f3n para la agricultura: permite revelar con eficacia y precisi\u00f3n el conjunto de genes responsable de los rasgos que buscamos mejorar, como la resistencia a la sequ\u00eda, las plagas y las enfermedades, o el aumento de los rendimientos. Creemos que \u00e9ste es el futuro de la agricultura: un mejoramiento controlado y puntual de los cultivos a gran escala. Actualmente, estamos aplicando el m\u00e9todo desarrollado a las plantas de arroz y tomate con gran suceso, y tenemos la intenci\u00f3n de aplicarlo tambi\u00e9n a otros cultivos\u201d.<\/p>\n

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