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Articulo de referencia

Agrobacterium

Salmassi ''et al''. 2002 \n\n* ''[[Agrobacterium arsenijevicii]]'' Kuzmanović ''et al''. 2019 \n\n\n* \"''Agrobacterium bohemicum''\" Zahradnik ''et al''. 2018 \n* ''[[Agrobacte...

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Agrobacterium es un género de bacterias Gram negativas establecido por HJ Conn que utiliza la transferencia horizontal de genes para causar tumores en las plantas. Agrobacterium tumefaciens es la especie más estudiadade este género. Agrobacterium es bien conocido por su capacidad de transferir ADN entre sí y las plantas, y por esta razón se ha convertido en una herramienta importante para la ingeniería genética .

Historia de la nomenclatura

Hasta la década de 1990, el género Agrobacterium se utilizaba como taxón cajón de sastre . Con la llegada de la secuenciación 16S , muchas especies de Agrobacterium (especialmente las especies marinas) se reasignaron a géneros como Ahrensia , Pseudorhodobacter , Ruegeria y Stappia . [ 2 ] [ 3 ] Las especies restantes de Agrobacterium se asignaron a tres biovares: biovar 1 ( Agrobacterium tumefaciens ), biovar 2 ( Agrobacterium rhizogenes ) y biovar 3 ( Agrobacterium vitis ). A principios de la década de 2000, Agrobacterium se sinonimizó con el género Rhizobium . [ 4 ] Esta decisión resultó ser controvertida. [ 5 ] [ 6 ] El debate finalmente se resolvió cuando se reinstauró el género Agrobacterium [ 7 ] después de que se demostró que era filogenéticamente distinto de Rhizobium [ 8 ] [ 9 ] y que las especies de Agrobacterium estaban unificadas por una sinapomorfía única : la presencia del gen de la protelomerasa, telA , que hace que todos los miembros del género tengan un cromido lineal . [ 10 ] Para entonces, sin embargo, los tres biovares de Agrobacterium habían quedado obsoletos; el biovar 1 permaneció con Agrobacterium , el biovar 2 fue renombrado Rhizobium rhizogenes , y el biovar 3 fue renombrado Allorhizobium vitis .

Lo que queda en Agrobacterium (el complejo de especies Agrobacterium tumefaciens ) ha sufrido cierta confusión nomenclatural residual. Los grupos actuales a nivel de especie (genoespecie, genomovar) y nombres son: [ 11 ]

Patógeno vegetal

Los grandes crecimientos en estas raíces son agallas inducidas por Agrobacterium sp.

Agrobacterium tumefaciens causa la enfermedad de la agalla de la corona en las plantas. La enfermedad se caracteriza por uncrecimiento tumoral o agalla en la planta infectada, a menudo en la unión entre la raíz y el tallo. Los tumores son inducidos por latransferencia conjugativa de un segmento de ADN ( ADN-T ) del plásmido inductor de tumores (Ti) bacteriano . La especie estrechamente relacionada, Agrobacterium rhizogenes , induce tumores en la raíz y porta el plásmido Ri (inductor de raíces) distintivo. Aunque la taxonomía de Agrobacterium está actualmente en revisión, se puede generalizar que existen 3 biovares dentro del género: Agrobacterium tumefaciens , Agrobacterium rhizogenes y Agrobacterium vitis .las cepas de Agrobacterium tumefaciens y Agrobacterium rhizogenes pueden albergar plásmidos Ti o Ri , mientras que las cepas de Agrobacterium vitis , generalmente restringidas a las vides, pueden albergar plásmidos Ti. Se han aislado cepas no pertenecientes a Agrobacterium de muestras ambientales que albergan plásmidos Ri, y estudios de laboratorio han demostrado que estas cepas también pueden albergar plásmidos Ti. Algunas cepas ambientales de Agrobacterium no poseen plásmidos Ti ni Ri. Estas cepas son avirulentas. [ 12 ]

El plásmido T-DNA se integra de forma semi-aleatoria en el genoma de la célula huésped, [ 13 ] y los genes de morfología tumoral en el T-DNA se expresan, causando la formación de una agalla. El T-DNA contiene genes para las enzimas biosintéticas para la producción de aminoácidos inusuales , típicamente octopina o nopalina . También contiene genes para la biosíntesis de las hormonas vegetales auxina y citoquininas , y para la biosíntesis de opinas , proporcionando una fuente de carbono y nitrógeno para la bacteria que la mayoría de los demás microorganismos no pueden utilizar, lo que le otorga a Agrobacterium una ventaja selectiva . [ 14 ] Al alterar el equilibrio hormonal en la célula vegetal, la división de esas células no puede ser controlada por la planta, y se forman tumores. La proporción de auxina a citoquinina producida por los genes tumorales determina la morfología del tumor (similar a una raíz, desorganizado o similar a un brote).

En los humanos

Aunque generalmente se considera una infección en plantas, Agrobacterium puede ser responsable de infecciones oportunistas en humanos con sistemas inmunitarios debilitados , [ 15 ] [ 16 ] pero no se ha demostrado que sea un patógeno primario en individuos sanos. Una de las primeras asociaciones de enfermedad humana causada por Agrobacterium radiobacter fue reportada por el Dr. JR Cain en Escocia (1988). [ 17 ] Un estudio posterior sugirió que Agrobacterium se adhiere y transforma genéticamente varios tipos de células humanas al integrar su T-DNA en el genoma celular humano. El estudio se realizó utilizando tejido humano cultivado y no extrajo conclusiones sobre la actividad biológica relacionada en la naturaleza. [ 18 ]

Usos en biotecnología

transferencia genética

La capacidad de Agrobacterium para transferir genes a plantas y hongos se utiliza en biotecnología , en particular, en ingeniería genética para el mejoramiento de plantas . Los genomas de plantas y hongos pueden ser modificados mediante el uso de Agrobacterium para la entrega de secuencias alojadas en vectores binarios de T-ADN . Se puede utilizar un plásmido Ti o Ri modificado. El plásmido se "desarma" mediante la eliminación de los genes inductores de tumores; las únicas partes esenciales del T-ADN son sus dos pequeñas repeticiones de borde (25 pares de bases), al menos una de las cuales es necesaria para la transformación de plantas. [ 19 ] [ 20 ] Los genes que se introducirán en la planta se clonan en un vector binario de plantas que contiene la región T-ADN del plásmido desarmado , junto con un marcador seleccionable (como la resistencia a antibióticos ) para permitir la selección de plantas que se han transformado con éxito. Las plantas se cultivan en medios que contienen antibióticos después de la transformación, y aquellas que no tienen el T-ADN integrado en su genoma morirán. Un método alternativo es la agroinfiltración . [ 21 ] [ 22 ]

Planta ( S. chacoense ) transformada mediante Agrobacterium . Las células transformadas comienzan a formar callos en el lateral de los trozos de hoja.

La transformación con Agrobacterium puede lograrse de diversas maneras. Se pueden incubar protoplastos o discos de hojas con Agrobacterium y regenerar plantas completas mediante cultivo de tejidos vegetales . En la agroinfiltración, Agrobacterium se puede inyectar directamente en el tejido foliar de la planta. Este método transforma únicamente las células en contacto directo con la bacteria y produce una expresión transitoria de ADN plasmídico. [ 23 ]

La agroinfiltración se usa comúnmente para transformar el tabaco ( Nicotiana ). Un protocolo de transformación común para Arabidopsis es el método de inmersión floral: [ 24 ] Una inflorescencia se sumerge en una suspensión de Agrobacterium , y la bacteria transforma las células de la línea germinal que producen los gametos femeninos . Luego, las semillas se pueden analizar para detectar resistencia a antibióticos (u otro marcador de interés). Las plantas que no han integrado el ADN plasmídico morirán al exponerse al antibiótico. [ 21 ]

Agrobacterium figura como el vector del material genético que se transfirió a estos OMG de EE. UU.: [ 25 ]

La transformación de hongos mediante Agrobacterium se utiliza principalmente con fines de investigación, [ 26 ] [ 27 ] y sigue enfoques similares a los de la transformación de plantas. El sistema de plásmidos Ti se modifica para incluir elementos de ADN que permiten seleccionar cepas fúngicas transformadas, tras la co-incubación de cepas de Agrobacterium que portan estos plásmidos con especies fúngicas.

Polisacáridos

Las bacterias Rhizobaceae, incluyendo Agrobacterium, producen polisacáridos. La cepa silvestre de A. fabrum produce tres polisacáridos diferentes: un β-D-glucano cíclico periplásmico (1→2), un heteroglicano ácido extracelular ( succinoglicano ) y un β-glucano lineal neutro extracelular (1→3) ( curdlan ). Una mutación espontánea en el laboratorio produjo una cepa (10C3K) que no produce succinoglicano y sí produce curdlan de manera eficiente. El curdlan es un polisacárido no tóxico que gelifica con el calor. Se utiliza en las industrias alimentaria y farmacéutica. [ 28 ] [ 29 ]

Genómica

El genoma de Agrobacterium consta de tres partes: un cromosoma circular , un cromosoma lineal/ cromido y (en algunas especies) un plásmido Ti . [ 30 ]

La secuenciación de los genomas de varias especies de Agrobacterium ha permitido estudiar la historia evolutiva de estos organismos y ha proporcionado información sobre los genes y sistemas implicados en la patogénesis, el control biológico y la simbiosis . Un hallazgo importante es la posibilidad de que los cromosomas evolucionen a partir de plásmidos en muchas de estas bacterias. Otro descubrimiento es que las diversas estructuras cromosómicas de este grupo parecen ser capaces de sustentar tanto estilos de vida simbióticos como patógenos. La disponibilidad de las secuencias genómicas de las especies de Agrobacterium seguirá aumentando, lo que permitirá comprender mejor la función y la historia evolutiva de este grupo de microbios asociados a las plantas. [ 31 ]

Historia

Marc Van Montagu y Jozef Schell, de la Universidad de Gante ( Bélgica ), descubrieron el mecanismo de transferencia genética entre Agrobacterium y las plantas, lo que dio lugar al desarrollo de métodos para modificar Agrobacterium y convertirlo en un sistema de administración eficiente para la ingeniería genética en plantas. [ 19 ] [ 20 ] Un equipo de investigadores liderado por Mary-Dell Chilton fue el primero en demostrar que los genes de virulencia podían eliminarse sin afectar negativamente la capacidad de Agrobacterium para insertar su propio ADN en el genoma de la planta (1983). [ 32 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

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  • Taxonomía actual de las especies de Agrobacterium y nuevos nombres de Rhizobium .
  • Agrobacteria se utiliza como transportador de genes - Transformación de plantas con Agrobacterium ]