Una nueva aplicación de las tijeras moleculares CRISPR / Cas promete grandes avances en el cultivo de cultivos. En el Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT, los investigadores del equipo del biólogo molecular Holger Puchta han logrado modificar la secuencia de genes en un cromosoma utilizando CRISPR/ Cas. Por primera vez en todo el mundo, tomaron una modificación cromosómica conocida en la planta modelo thale berro y demostraron cómo se pueden deshacer las inversiones de la secuencia genética y, por lo tanto, se puede controlar específicamente la herencia. Los resultados se publican en Comunicaciones de la naturaleza.
Hace aproximadamente 5.000 años, se modificó la información genética del berro. Hasta la fecha, se ha extendido ampliamente y es de gran interés para la ciencia. En el cromosoma 4 de la planta, se produjo una llamada inversión: el cromosoma se rompió en dospuntos y se volvió a ensamblar. La sección rota se volvió a insertar, pero se rotó 180 °. Como resultado, la secuencia de genes en esta sección cromosómica se invirtió. Esta mutación cromosómica conocida como "Knob hk4S" en la investigación es un ejemplo deEl hecho de que la evolución no solo puede modificar el material genético de los organismos, sino determinarlo a largo plazo. "En secciones invertidas, los genes no pueden intercambiarse entre cromosomas homólogos durante la herencia", explica el biólogo molecular Holger Puchta, KIT.
Los investigadores eliminan obstáculos para el cultivo de cultivos
Las inversiones no solo afectan al berro Arabidopsis thaliana, una planta silvestre utilizada como organismo modelo en genética debido a su genoma completamente decodificado y a su pequeño número de cromosomas. Las inversiones también se pueden encontrar en plantas de cultivo. Son un obstáculo paracultivo que utiliza modificaciones del material genético para producir rendimientos máximos y un buen sabor de la planta y hacer que la planta sea resistente a enfermedades, plagas y condiciones climáticas extremas.
Por primera vez, los investigadores de la Cátedra de Biología Molecular y Bioquímica de Puchta en el Instituto Botánico de KIT han logrado deshacer las inversiones naturales. "Ampliamos considerablemente las aplicaciones de las tijeras moleculares CRISPR / Cas", dice Puchta.Ya no usamos las tijeras para intercambiar brazos entre cromosomas, sino también para recombinar genes en un solo cromosoma. Por primera vez, ahora hemos demostrado que es posible controlar directamente los procesos de herencia. Podemos lograr el intercambio genético en un área,en el que esto ha sido imposible antes. Con esto, hemos establecido la ingeniería cromosómica como un nuevo tipo de cultivo de cultivos ".
Las tijeras moleculares cortan con precisión el ADN
Junto con los investigadores del equipo del profesor Andreas Houben, Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivos IPK en Gatersleben, y el profesor Paul Fransz de la Universidad de Amsterdam, los científicos de KIT tomaron la inversión natural hk4S más prominente en el cromosoma 4de thale berro y demostró cómo se puede deshacer esta inversión y cómo se puede lograr el intercambio genético en el cultivo. Sus hallazgos se informan en Nature Communications. Los investigadores también piensan que es posible usar CRISPR / Cas para producir nuevas inversiones, que seríanotro paso hacia la combinación de los rasgos deseados y la eliminación de propiedades no deseadas en el cultivo de cultivos.
Holger Puchta es considerado un pionero de la edición del genoma con tijeras moleculares que utiliza el principio natural de mutación para modificar con precisión la información genética en las plantas sin introducir ADN extraño. Su proyecto actual "Ingeniería multidimensional del fitomejoramiento mediada por CRISPR / Cas", CRISBREED paraEn resumen, ahora se centra en la recombinación de cromosomas vegetales mediante la tecnología CRISPR / Cas. CRISPR siglas de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats representa una determinada sección del ADN que contiene la información genética. Cas es una enzima que reconoce esta seccióny corta el ADN precisamente en ese punto para eliminar, insertar o intercambiar genes, recombinar cromosomas y, por primera vez, modificar la secuencia genética en ellos.
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Materiales proporcionado por Karlsruher Institut für Technologie KIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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