El post de hoy es obra de Pedro García, alumno de la asignatura de comunicación científica del máster en biotecnología molecular y celular de plantas.

 

Querido lector, imagina por un momento que eres el responsable de la fabricación de un producto cualquiera. En tu oficina dispones de infinidad de manuales con las instrucciones para producir diferentes objetos. Una vez encuentras el de tu interés lo envías al responsable de la fábrica para que lleve a cabo el montaje. Pero de repente, te llaman para informarte de que la furgoneta en la que viajaba toda la información ha tenido un pinchazo y no van a ser capaces de fabricar el objeto. ¡Que desastre!

Lo que puede parecer una tragedia para cualquier empresa, es un proceso que ocurre día a día en cualquier ser vivo. En este caso, las células utilizan esta cadena de montaje para su correcto funcionamiento. Aquí, el ADN contiene toda la información (el manual de instrucciones), pero para que pueda ser reconocido por la maquinaria celular debe pasar a una molécula parecida llamada ARN mensajero (ARNm, la furgoneta), que ahora si podrá ser utilizada para producir la proteína encargada de la función. Para que la célula funcione correctamente este proceso debe estar muy bien regulado. Un mecanismo para ello es provocar “pinchazos” a propósito para impedir que se forme una determinada proteína, es lo que se conoce como silenciamiento génico.

A grandes rasgos, el silenciamiento génico es un proceso por el que las células son capaces de bloquear la acción de un determinado gen, es decir, impiden que ejerza su función. Si nos centramos en las plantas, estas hacen uso de este mecanismo para regular diferentes aspectos del desarrollo como la floración o para defenderse de algunos patógenos como los virus (si, las plantas también tienen virus).

En este proceso están implicadas otras moléculas, también de ARN, conocidas como ARN interferente (ARNi) y responsables de los “pinchazos”. A diferencia del ARN que hace de furgoneta (el ARNm), este no es capaz de transmitir información genética, pero puede interaccionar con el ARNm de forma muy específica y guiar hacia él una serie de “tijeras moleculares” que harán que se degrade. De este modo, la proteína no podrá sintetizarse.

Existen varios tipos de ARNi, pero en mi laboratorio nos centramos en los microARNs (miARN). Este tipo de moléculas de pequeño tamaño se producen a partir de unas estructuras en forma de horquilla que se conocen como precursores. Estas estructuras son cortadas por una de esas “tijeras moleculares” liberando las moléculas de miARN. Ahora bien, ¿como podemos aprovechar nosotros este proceso para aplicarlo a la agricultura?

No sé si recuerdas la mítica escena de Indiana Jones, en la que el aventurero da el cambiazo a una calavera de oro por una bolsa llena de piedras para evitar activar la trampa. A él la cosa no le sale del todo bien, pero en este caso los científicos han conseguido remplazar las moléculas originales de la planta por microARNs artificiales altamente específicos contra un determinado gen o incluso contra determinados virus con el fin de engañar a la planta y que los produzca como si fueran los suyos propios. Y recalco lo de específicas, porque de no ser así podríamos afectar a genes clave para la supervivencia de la planta (como si vas a que te curen el brazo y te parten un dedo).

Para que estos desarrollos se conviertan en potenciales herramientas biotecnológicas para su uso en agricultura necesitamos que los microARNs puedan producirse en altas cantidades y de una manera eficiente y precisa, con el fin de conservar su especificidad y su eficacia de silenciamiento.

Una de las principales características que afectan a la producción y procesamiento de los micro ARNs es la estructura de la molécula precursora que comentábamos previamente. Esta estructura viene determinada por la secuencia de letras, denominadas nucleótidos, del precursor. Las 4 letras que conforman la secuencia son A, U, C y G. En el ARN se dan diferentes tipos de combinaciones, y al igual que ocurre con la ropa, unas pegan y otras no. A siempre va con U, y C siempre va con G, y estos apareamientos y desapareamientos entre las diferentes letras son los que otorgan la estructura al precursor.

Mi Trabajo Fin de Máster se centra en analizar como la estructura del precursor afecta a la producción de ARNi con el fin de encontrar algún cambio en la secuencia (y por tanto en la estructura) que nos permita producir una mayor cantidad de ARNi para silenciar genes con una mayor eficiencia. Para ello hemos introducido diferentes mutaciones en la secuencia del precursor para aparear letras que en la estructura original no se encuentran apareadas.

Estos cambios son muy importantes, ya que pueden afectar a la forma en que las “tijeras moleculares” se unen al precursor para cortarlo. Como podéis imaginar, cuanto mejor se unan mejor cortan y mayor cantidad de microARNs podremos producir con lo que, por ejemplo, podremos acabar con un virus más fácilmente.

La intención es utilizar estas moléculas como si de un tratamiento fitosanitario más se tratara. Bastaría con aplicarlas con un simple espray para obtener el resultado deseado y con la ventaja añadida de que no necesitaríamos generar plantas transgénicas para ello, evitando las trabas burocráticas de la legislación europea. Los agricultores podrían ver aumentados los rendimientos de sus cosechas de una manera sostenible con el medio ambiente.