MADRID, 17 Jul. (EUROPA PRESS) -
Un equipo de investigadores ha creado la primera biblioteca completa de interruptores genéticos en plantas. Se prepara el escenario para que los científicos de todo el mundo comprendan mejor cómo las plantas se adaptan a los cambios ambientales y diseñen plantas más robustas para la seguridad alimentaria en el futuro, como publica este jueves la revista 'Cell Reports'.
La colección, que costó más de 8 años y cinco millones de dólares, contiene aproximadamente 2.000 clones de los factores de transcripción de las plantas, la genética de encendido/apagado en la naturaleza. La manipulación de estos factores de transcripción permite a los científicos mejorar características de las plantas, como su resistencia al frío o su cantidad de semillas.
"Los factores de transcripción son como misiles inteligentes que están en el núcleo y se unen a secuencias específicas de ADN", explica el autor del estudio Steve Kay, de la Facultad de Letras, Artes y Ciencias de la Universidad del Sur de California (USC), en Estados Unidos. "Regulan los genes, activándolos o apagándolas, de acuerdo a la forma en que la célula necesita responder a su entorno", detalla.
Los clones de la biblioteca de estos "interruptores maestros" se guardan en placas de microtitulación, que se distribuirán a los científicos de todo el mundo, ayudando a aquellos en el campo de la investigación de las plantas con financiación insuficiente. De toda la investigación biomédica, el Gobierno federal gasta aproximadamente un1 por ciento en la investigación de plantas, según los autores.
"Teniendo en cuenta lo importante que es la comida para la salud humana, esto es bastante preocupante --alerta Kay--. La mayoría de personas en Estados Unidos no está preocupada por el hambre, sino que lo está por morir de cáncer. Para aquellos de nosotros con fácil acceso a la comida, resulta difícil creer en situaciones como una escasez de alimentos. Es como el cambio climático, que no está a diario justo en frente de nuestros ojos".
"Queríamos hacer una colección estándar de alta fidelidad de los factores de transcripción de plantas que sirvan a la comunidad científica en todo el mundo", afirma Kay, que investiga los ritmos circadianos o el reloj biológico en las plantas.
José L. Pruneda-Paz, coprimer autor del artículo, explicó que la colección servirá "en última instancia, para ayudar a comprender a nivel molecular los mecanismos de cómo funcionan las plantas". Este científico ayudó a crear la biblioteca como investigador postdoctoral, primero en el laboratorio de Kay en el Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, y luego en la Universidad de California, San Diego.
"En el camino vamos a entender el cableado, el manual de instrucciones, de cómo las plantas crecen y se desarrollan a partir de esa base de conocimientos proveniente de todas las posibilidades de traducción", explica Kay. Los clones de la biblioteca se tomaron de 'Arabidopsis', una planta de flores relacionada con la col y la mostaza.
"Se puede pensar en 'Arabidopsis' como el ratón del mundo botánico --señala Kay--. De la misma manera en que aprendemos mucho sobre la biología humana a partir de moscas y ratones, aprendemos muchísimo sobre la biología del reloj porque 'Arabidopsis' es una gran planta para que crezca en el laboratorio".
Pruneda-Paz y Ghislain Breton, otro exinvestigador postdoctoral en el laboratorio de Kay y coprimer autor del trabajo, relatan qué llevó a la idea de crear una biblioteca en 2006. Los científicos estaban tratando de entender cómo las plantas se adaptan a los ciclos de luz y oscuridad y se centraron en la producción de CCA1 y Lhy, los factores de transcripción que regulan los genes del reloj de 'Arabidopsis'.
Tradicionalmente, los investigadores descifran la función de un gen por mutación de un gen y ven si estas mutaciones son responsables de un determinado fenotipo. Pero cuando este método no funcionó, los expertos decidieron "utilizar este método de genética inversa --explica Pruneda-Paz--. En lugar de tratar de hacer una mutación para encontrar un gen, podríamos clonar todos los factores de transcripción y luego averiguar qué factores de transcripción se unen y regulan la expresión de CCA1. Para ello, comenzamos esta colección".
Breton y Pruneda-Paz supervisaron la construcción inicial de la biblioteca y terminaron el proyecto ayudados por una plataforma robótica que puede llevar a cabo miles de experimentos por día. Para crear la biblioteca, el equipo recibió subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos y otras subvenciones por un total de aproximadamente cinco millones de dólares.
"Así que el objetivo detrás de esto era crear algo que puede ser la base de muchos otros proyectos", resalta Breton, quien agregó que ya 70 proyectos de investigación en Estados Unidos y Europa son resultado de esta biblioteca. "No sólo se empleará para la investigación del reloj circadiano, sino también para muchos otros proyectos de biología vegetal en el futuro", añade.
Un ejemplo de uno de los estudios hechos posibles gracias a la biblioteca, publicado el pasado 7 de julio en 'Current Biology', es uno desarrollado por laboratorio de Kay que aprendió cómo las plantas regulan su expresión génica en el frío. Con la biblioteca, se realizaron pruebas de aislamiento de una interacción entre dos genes clave, LUX y Cbf, que ahora se sabe que son responsables de la tolerancia a la congelación de las plantas.
La investigación mostró cómo las plantas se adaptan a los cambios de temperatura durante el curso normal del ciclo día-noche y cambios extremos de temperatura, tales como las heladas. "La biblioteca ha sido muy útil en toda la comunidad de la planta -apunta Brenda Chow, investigadora asociada en el laboratorio de Kay--. Específicamente para mi proyecto, que era una forma única para identificar la interacción entre CBF1 y LUX. Habría sido muy difícil identificar esta otra manera".
