Articulo de referencia

musgo noqueador

Physcomitrella de tipo silvestre y musgos knockout: Fenotipos divergentes inducidos en transformantes de bibliotecas de interrupción genética. Las plantas de Physcomitrella de t...

Physcomitrella de tipo silvestre y musgos knockout: Fenotipos divergentes inducidos en transformantes de bibliotecas de interrupción genética. Las plantas de Physcomitrella de tipo silvestre y transformadas se cultivaron en medio mínimo Knop para inducir la diferenciación y el desarrollo de gametóforos . Para cada planta, se muestra una vista general (fila superior; la barra de escala corresponde a 1 mm) y un primer plano (fila inferior; la barra de escala equivale a 0,5 mm). A: Planta de musgo haploide de tipo silvestre completamente cubierta de gametóforos foliares y primer plano de una hoja de tipo silvestre. B–E: Diferentes mutantes. [ 1 ]

Un musgo knockout es un tipo de musgo modificado genéticamente . Uno o más de sus genes específicos se eliminan o inactivan (" knock-out "), por ejemplo, mediante manipulación genética u otros métodos. Tras la eliminación de un gen, el musgo knockout pierde el rasgo codificado por dicho gen. De este modo, se puede inferir la función de este gen. Este enfoque científico se denomina genética inversa, ya que el científico busca comprender la función de un gen específico. En la genética clásica , el científico parte de un fenotipo de interés y busca el gen que lo causa. Los musgos knockout son relevantes para la investigación básica en biología y biotecnología .

Antecedentes científicos

La eliminación o alteración dirigida de genes se basa en la integración de una cadena de ADN en una posición específica y predecible del genoma de la célula huésped. Esta cadena de ADN debe diseñarse de tal manera que ambos extremos sean idénticos a este locus génico específico . Este es un requisito previo para su integración eficiente mediante recombinación homóloga (RH). Este proceso es similar al utilizado para crear ratones knockout . Hasta ahora, este método de modificación genética en plantas terrestres se ha llevado a cabo en los musgos Physcomitrella patens y Ceratodon purpureus , [ 2 ] ya que en estas especies de plantas sin semillas la eficiencia de la RH es varios órdenes de magnitud mayor que en las plantas con semillas . [ 3 ]

Los musgos mutantes se almacenan y distribuyen en un biobanco especializado , el Centro Internacional de Recursos de Musgos (International Moss Stock Center) .

Método

Para modificar genes de musgo de forma selectiva, el constructo de ADN debe incubarse junto con protoplastos de musgo y polietilenglicol (PEG). Dado que los musgos son organismos haploides , los filamentos de musgo en regeneración ( protonemas ) pueden analizarse directamente para detectar la modificación genética en un plazo de seis semanas mediante métodos de PCR . [ 4 ]

Ejemplos

división de cloroplastos

La primera publicación científica en la que se utilizó musgo knockout para identificar la función de un gen hasta entonces desconocido apareció en 1998 y fue escrita por Ralf Reski y colaboradores. Eliminaron el gen ftsZ y, por lo tanto, identificaron funcionalmente el primer gen fundamental para la división de un orgánulo en cualquier eucariota . [ 5 ]

Modificaciones de proteínas

Se modificaron genéticamente plantas de Physcomitrella con múltiples genes inactivados para prevenir la glicosilación específica de proteínas, una importante modificación postraduccional . Estos musgos modificados genéticamente se utilizan para producir biofármacos complejos en el campo de la agricultura molecular . [ 6 ]

Colección de mutantes

En colaboración con la empresa química BASF , Ralf Reski y sus colaboradores establecieron una colección de musgos knockout para su uso en la identificación de genes. [ 1 ] [ 7 ]

Referencias

  1. 1 2 Egener, Tanja; Granado, José; Guitton, Marie-Christine; Hohe, Annette; Holtorf, Hauke; Lucht, Jan M; Rensing, Stefan A; Schlink, Katja; Schulte, Julia; Schween, Gabriele; Zimmermann, Susanne; Duwenig, Elke; Rak, Bodo; Reski, Ralf (2002). "Alta frecuencia de desviaciones fenotípicas en plantas de Physcomitrella patens transformadas con una biblioteca de alteración genética" . Biología vegetal BMC . 2 (1) 6. Código Bib : 2002BMCPB...2....6E . doi : 10.1186/1471-2229-2-6 . PMC 117800 . PMID 12123528 .  
  2. Mittmann, F; Dienstbach, S; Weisert, A; Forreiter, C (junio de 2009). "Análisis de la familia de genes del fitocromo en Ceratodon purpureus mediante la focalización genética revela el fitocromo primario responsable del fototropismo y polarotropismo". Planta . 230 (1): 27– 37. Bibcode : 2009Plant.230...27M . doi : 10.1007/s00425-009-0922-6 . PMID 19330350 . S2CID 8345708 .  
  3. Reski, Ralf (1998). " Physcomitrella y Arabidopsis : el David y Goliat de la genética inversa". Trends in Plant Science . 3 (6): 209– 10. Bibcode : 1998TPS.....3..209R . doi : 10.1016/S1360-1385(98)01257-6 .
  4. Reinhard, Christina; Schween, Gabriele; Reski, Ralf; Hohe, Annette; Egener, Tanja; Lucht, Jan M.; Holtorf, Hauke ​​(2004). "Un procedimiento de transformación mejorado y altamente estandarizado permite la producción eficiente de genes inactivados de forma individual y múltiple en un musgo, Physcomitrella patens " . Current Genetics . 44 (6): 339– 47. doi : 10.1007/s00294-003-0458-4 . PMID 14586556. S2CID 45780217 .  
  5. Strepp, René; Scholz, Sirkka; Kruse, Sven; Speth, Volker; Reski, Ralf (1998). "La eliminación de un gen nuclear en plantas revela una función en la división de plastidios para el homólogo de la proteína de división celular bacteriana FtsZ, una tubulina ancestral" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 95 (8): 4368– 4373. Bibcode : 1998PNAS...95.4368S . doi : 10.1073 / pnas.95.8.4368 . JSTOR 44902. PMC 22495. PMID 9539743 .   
  6. Koprivova, Anna; Stemmer, Christian; Altmann, Friedrich; Hoffmann, Axel; Kopriva, Stanislav; Gorr, Gilbert; Reski, Ralf; Decker, Eva L. (2004). "Eliminación dirigida de Physcomitrella que carece de N-glicanos inmunogénicos específicos de plantas". Plant Biotechnology Journal . 2 (6): 517– 23. doi : 10.1111/j.1467-7652.2004.00100.x . PMID 17147624. S2CID 4645132 .  
  7. BASF y la Universidad de Friburgo colaborarán en biotecnología vegetal.