Plantas como biofactorías

Post escrito por Joan Márquez, alumno del máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas que organiza el IBMCP.

Si se fijan detalladamente, prácticamente todos los alimentos que consumimos tienen su origen, de manera directa o indirecta, en las plantas. Las células vegetales son capaces de captar la energía del sol e incorporarla a las moléculas que forman los seres vivos, y que al final pueden ir a parar a nuestra barriga. Esta característica ha sido explotada por la agricultura para proporcionar los nutrientes que necesitamos. Pero los humanos no nos conformamos con comer y también queremos utilizar su gran capacidad productiva para producir moléculas con actividad terapéutica o industrial (inhibidores, enzimas, anticuerpos, antígenos…). Es decir, utilizar a nuestras amigas las plantas como biofactorías, y además de cosechar nutrientes, cosechar moléculas específicas de interés.

1

A la hora de producir una molécula específica hay que tener en cuenta una serie de condicionantes para elegir el sistema que resulta más adecuado. A priori, la opción más interesante es un sistema microbiano, por su bajo coste y alta productividad, pero hay un gran número de proteínas que no son funcionales al expresarse en estos sistemas. Este tipo de moléculas son producidas habitualmente en cultivos de células de mamífero, pero además de ser caros, requieren un largo periodo hasta su puesta a punto, por lo que es interesante buscar otros sistemas que necesiten un menor tiempo y dinero para producir la molécula que se necesita, especialmente si la demanda es puntual. En este contexto aparecen las plantas como una alternativa, concretamente gracias a la expresión transitoria mediante agroinfiltración. Esta técnica consiste en infiltrar las hojas de la planta con una solución que contiene Agrobacterium tumefaciens, una bacteria que de manera natural transfiere una parte concreta de su material genético a la célula vegetal, de manera que durante unos días la planta exprese el gen (o los genes) que nos interesan. La planta por excelencia que se ha utilizado con esta técnica es Nicotiana Benthamiana, nativa de Australia, pariente del tabaco y muy común en los laboratorios, debido a que los niveles de expresión son muy altos por la ausencia de una enzima implicada en el silenciamiento de RNA (mecanismo de defensa que tienen las plantas contra los virus). El ejemplo más conocido de aplicación de esta técnica es la producción de un suero de anticuerpos recombinantes, conocido con el nombre comercial de ZMapp, que ha sido utilizado para tratar a los pacientes afectados por el virus del ébola. En la crisis que provocó está enfermedad se requería producir los tres anticuerpos que formaban el suero en cuestión de muy poco tiempo, por lo que la expresión transitoria resultó muy útil para producirlos de manera viable en poco tiempo.

2

Mi trabajo de fin de Máster consiste en optimizar un sistema de expresión transitoria para mejorar los niveles de expresión de proteínas específicamente en el cloroplasto. La localización de las proteínas dentro de la célula condiciona su estabilidad y funcionalidad por lo que es interesante desarrollar alternativas para la compartimentalización eficiente en los distintos orgánulos.

Amarillo fluorescencia YFP, rojo clorofila que indica la localización de los cloroplastos, merged: colocalización de YFP en los cloroplastos.
Amarillo fluorescencia YFP, rojo clorofila que indica la localización de los cloroplastos, merged: colocalización de YFP en los cloroplastos.

11 Comentarios

Participa Suscríbete

ManuManu

Si las plantas tienen las ventajas que mencionas para producir moleculas biológicas, porque su uso no está más extendido?

JoanJoan

Hola Manu, existen diversos motivos que contribuyen a explicar este hecho. Entre los más relevantes destacaría que los costes de purificación a partir de material vegetal son significativamente mayores que a partir de una suspensión celular, unido a que la industria y la normativa está adaptada a la producción con bioreactores. Existe un caso de producción de una proteína recombinante en una suspensión de células vegetales que ha llegado a comercializarse ( glucocerebrosidasa de Protalix). Si quieres saber más detalles no dudes en preguntar.

SantiSanti

Hola Joan.
¿Se le inserta antes a la Agrobacterium tumefaciens algún gen de interes en el trozo de ADN que introduce en las células vegetales?, o es suficiente con los que aporta ella de forma natural.
¿Es transgénica la bacteria cuando la infiltráis en las hojas de la prima autraliana del tabaco?
Molaría que nos contaras los resultados de tu investigación tras acabar el máster; si has podido avanzar aunque sea un poquito en la mejora de la técnica, o las dificultades con las que te has encontrado al realizar el trabajo.
Venga Joan “suerte”.

JoanJoan

Hola Santi, agradezco tu pregunta. Efectivamente la bacteria ha sido previamente transformada con un plásmido binario que contiene el gen de interés flanqueado por las regiones presentes en el plásmido natural de Agrobacterium que permiten su transferencia. Los genes que contiene de forma natural son de biosíntesis de hormonas, lo que promueve la proliferación incontrolada de las células vegetales que resulta en la formación de una agalla y de esta manera facilita la colonización por parte de la bacteria. En nuestro caso lo que nos interesa con la expresión transitoria es que las células vegetales destinen su energía a la producción de la proteína de interés, que en mi caso es YFP porque al ser fluorescente me permite comprobar con facilidad su localización dentro de la célula. Me gustaría compartir mis resultados, especialmente si salen las cosas bien.

SantiSanti

Gracias Joan por aclarar la duda y aumentar la info sobre el post original.
Esta serie de artículos tienen la complejidad adecuada para que a un aficionado le llame seguir aprendiendo.
Me encantaría que tuvieras un resultado relevante (positivo o negativo), mejor si es positivo, que mereciera ser contado en este blog (lo mismo a tus compañeros de máster).
Ánimo Joan.

Responde a Manu

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Cancelar