Intercambio de brazos entre cromosomas usando tijeras moleculares
Nueva tecnología de modificación del genoma: CRISPR/Cas revoluciona el cultivo de cultivos por la combinación específica de propiedades
Las tijeras moleculares CRISPR/Cas funcionan como un fino instrumento quirúrgico y pueden ser usadas para modificar la información genética de las plantas. Los equipos de investigación del Profesor Holger Puchta del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) y del Profesor Andreas Houben del Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivo (IPK) en Gatersleben han sido ahora los primeros en no sólo intercambiar genes individuales, sino en recombinar cromosomas enteros con la tecnología CRISPR/Cas. De esta manera, las propiedades deseadas pueden ser combinadas en los cultivos.
Por primera vez, los cromosomas de la planta modelo de berro se recombinaron con la ayuda de la proteína Cas9.
Angelina Schindele, KIT
Durante miles de años, los humanos han aprovechado el hecho de que el material genético de los organismos cambia por evolución. Cultivan cultivos de alto rendimiento, aromáticos o resistentes a enfermedades, plagas y condiciones climáticas extremas. Para ello, eligen plantas con diversas propiedades favorables y las cruzan. Este enfoque, sin embargo, requiere mucho tiempo. Además, es imposible evitar que los rasgos desfavorables entren en las plantas.
El profesor Holger Puchta, biólogo molecular, estudia cómo se pueden cultivar plantas más rápidamente y con mayor precisión. Para su proyecto CRISBREED, recibió una subvención avanzada del Consejo Europeo de Investigación (ERC) por un importe de 2,5 millones de euros. Holger Puchta es considerado un pionero de la edición del genoma. Utiliza tijeras moleculares para modificar específicamente el ADN (ácido desoxirribonucleico) que lleva la información genética en los cultivos. Con la ayuda de esta tecnología de CRISPR/Cas, los genes pueden ser removidos, insertados o intercambiados fácilmente. CRISPR/Cas significa una cierta sección del ADN (CRISPR - Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) y una enzima (Cas) que reconoce esta sección y corta el ADN precisamente en este punto. Los cultivos producidos por la edición del genoma no contienen ADN, por lo que no deben ser equiparados con los organismos genéticamente modificados clásicos.
El primer intercambio de brazos entre cromosomas
En el marco de CRISBREED, los investigadores de la Cátedra de Biología Molecular y Bioquímica del Instituto Botánico de KIT, encabezados por el profesor Holger Puchta, en cooperación con el profesor Andreas Houben del IPK, Gatersleben, han logrado ya los primeros progresos decisivos en la utilización de las tijeras moleculares CRISPR/Cas: Por primera vez, han intercambiado brazos entre los cromosomas de la planta modelo de berro de tallo (Arabidopsis thaliana) con la ayuda de la proteína Cas9 originada por la bacteria Staphylococcus aureus. "El genoma está formado por un cierto número de cromosomas, en los que los genes individuales están dispuestos en un orden fijo", explica Puchta. "Hasta ahora, CRISPR/Cas ha permitido modificaciones de genes individuales solamente. Ahora, podemos modificar y recombinar cromosomas enteros." Estos nuevos cromosomas son entonces hereditarios.
Las conclusiones presentadas en Nature Plants prometen dar lugar a importantes ventajas para el cultivo de plantas: Por lo general, es difícil combinar las propiedades positivas y eliminar las negativas al mismo tiempo, porque los genes decisivos suelen estar dispuestos muy cerca en el mismo cromosoma y se transmiten juntos. Mediante el intercambio de brazos entre cromosomas, estas propiedades pueden ahora separarse. "Ahora tenemos la posibilidad de controlar específicamente la modificación de los cromosomas y de reforzar o aflojar los vínculos entre las propiedades", explica Puchta. "Esta reestructuración controlada del genoma revolucionará los futuros cultivos".
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