Crecer o no crecer, esa es la cuestión

Por J. M. Mulet, el 19 julio, 2021. Categoría(s): Mario Ruíz • Master en Biotecnología • Master en Biotecnología vegetal • Master IBMCP • Raíz ✎ 13

Post escrito por Mario Ruíz, alumno del Máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.

 

William Shakespeare escribió una célebre frase que muestra un gran defecto que tenemos los seres humanos: la indecisión. Y somos indecisos porque desde que somos pequeños tenemos que empezar a tomar decisiones: ¿en qué atracción de la feria te quieres montar?, ¿helado de chocolate o polo de fresa? ¿estudiar letras o ciencias? Las plantas, como nosotros, también son seres vivos y aunque no lo creamos también tienen que decidir. Por ejemplo, cuando están sometidas a estreses, las plantas eligen dejar de crecer y se centran en defenderse para poder resistir a estas condiciones. Y entonces se pueden preguntar ¿cómo son las plantas capaces de tomar esta decisión? pues lo hacen mediante la conexión entre muchas moléculas y en este post nos vamos a centrar en dos de ellas: las giberelinas y las DELLA.

Por un lado, las giberelinas son hormonas que se han utilizado ampliamente en la agricultura, ya que favorecen que las plantas crezcan más,  aumenta el tamaño de sus frutos y también retrasa que estos se pudran.

Por otro lado, están las DELLA que se caracterizan por interaccionar con muchas otras proteínas, interviniendo en diferentes procesos del desarrollo de la planta. Por ejemplo, cuando está siendo atacada por un patógeno (bacterias, hongos…) aumentan los niveles de DELLA, estas activan a otras proteínas y en conjunto promueven la defensa, pero a su vez las DELLA van a reprimir el crecimiento de la planta mediante su interaccion con otras proteinas.

¿Y cuál es la relación que existe entre las giberelinas y las DELLA? Pues cuando los niveles de giberelinas son altos, las DELLA son degradadas, por lo que las plantas crecerán más pero también serán más sensibles a los estreses. Mientras que, cuando los niveles de giberelinas son bajos, aumentan las DELLA y las plantas crecerán menos, aunque con la ventaja de que, ante unas condiciones adversas, podrán defenderse mejor.

Como hemos visto tanto las DELLA como las giberelinas tienen ventajas y desventajas, pero ¿y si conseguimos que las plantas no tengan que decidir? es decir, y si pudiéramos quedarnos con lo positivo de cada una de ellas y eliminar lo negativo.  En la DELLA esto significaría eliminar las funciones que no nos interesan, el cese del crecimiento, manteniendo las funciones de defensa. Este concepto de perdida de función puntual de una proteína, manteniendo el resto de las interacciones y funciones se denomina “alelo arístico”. Es algo que nunca antes se había realizado en las plantas y que se puede obtener mediante ingeniería genética.

en la izquierda un alelo silvestre que mantiene todas las interacciones, en el centro un alelo nulo que ha perdido todas las interacciones, en la derecha un alelo arístico que ha perdido sólo una interacción y mantiene el resto.

 

Para conseguirlo se realizó lo siguiente: Primero se utilizó la famosa PCR, que no es el bastoncillo que nos meten por la nariz, sino que se trata de una técnica de biología molecular que tiene múltiples usos, y en este caso se usa una variante llamada PCR de baja fidelidad que genera diferentes cambios al azar en nuestra proteína y uno de estos será el que estamos buscando para que se dé la perdida de interacción que deseamos, pero se mantenga el resto como de normal.

Para comprobar si se ha conseguido la proteína con los cambios deseados se utilizan ensayos con levadura. Sí, además de para fabricar cerveza, las levadura se utilizan como un organismo modelo en la ciencia. Una vez, se identifican las levaduras que tienen las proteinas DELLA con las modificaciones, tenemos que transferirla a Arabidopsis Thaliana, que se trata de una mala hierba que no tienen ningún interés comercial, pero es una planta ampliamente usada en ciencia. Posteriormente mediante el uso del microscopio y otras técnicas bioquímicas se comprueba y seleccionan aquellas plantas en las que se haya transferido correctamente la proteína de interés.

Imagen al microscopio confocal de la raíz de la planta, los puntos verdes son la proteína de interés en las células vegetales.

El siguiente paso será comprobar en la planta a nivel molecular y fenotípico que la DELLA que se ha introducido ha perdido la función que queríamos eliminar, pero mantiene el resto de las interacciones y funciones correctamente.

Una vez se hayan identificado que este concepto de “alelo arístico” funciona, el siguiente objetivo será trasferir esta DELLA modificada a plantas de interés agronómico, como el tomate, y finalmente conseguiremos nuevas plantas cuya elección será “crecer y defenderse, esa es la decisión”.



13 Comentarios

  1. Querido Mario:

    Enhorabuena por tus investigaciones. Estoy contigo en que el instinto (vegetal, en este caso), conduce a una toma de decisiones «correcta», pero no suele ser la mejor. Los humanos contamos con el raciocinio, que nos hace tener en cuenta otras muchas variables en ese proceso. Utilizándolo -como estás haciendo-, puedes llegar a crear plantas de mucho interés que tomen la mejor decisión frente al estrés.

    Muchas gracias por el post, es muy didáctico e interesante. Muy buena labor de divulgación.

    Te deseo lo mejor. Un abrazo.

  2. Un post increíble.
    Nunca había leído nada sobre temas así debido a la complejidad y a los conocimientos requeridos para entenderlo. Sin embargo, en este post es fácil de entenderlo todo y permitir a aquellos (como yo) que no sabemos nada sobre este mundo, tengamos una idea sobre ello.
    Un trabajo fantástico.

  3. Un post muy interesante y didáctico, que pone de manifiesto la importancia del uso de la biotecnología para el cultivo de plantas en el futuro. ¿Sería posible realizar alelos artísticos en otras proteínas de la planta?

  4. Muy interesante el post, cuenta con un gran potencial futuro de investigación. Una cuestión que me gustaría preguntar: ¿estos alelos arísticos que se mencionan se podrían aplicar a todo tipo de especies de cultivo?

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