Nuevo método para producir proteínas en plantas

Las plantas son importantes para producir Proteínas y medicamentos. Los científicos han encontrado una forma rápida y económica de producir estas proteínas usando una planta llamada Nicotiana benthamiana. Este método implica introducir ADN específico en las células de las plantas utilizando una bacteria llamada Agrobacterium.

#¿Qué Es la Expresión Transitoria?

La expresión transitoria es una técnica donde los científicos pueden introducir ADN en las plantas y observar cómo producen ciertas proteínas. A diferencia de los cambios permanentes en el ADN de la planta, la expresión transitoria permite a los investigadores estudiar los efectos rápidamente, usualmente en unos pocos días. Por ejemplo, después de introducir el ADN, la producción máxima de proteínas ocurre entre 18 a 48 horas y puede durar hasta 10 días.

#Materiales y Condiciones de las Plantas

En este estudio, se cultivaron Arabidopsis y N. benthamiana en macetas con un medio de cultivo especial y se regaron con una solución nutritiva. Las condiciones de crecimiento estaban controladas, manteniendo las plantas en un ciclo de luz y oscuridad a una temperatura cálida. También se utilizaron hojas de otras plantas, como Brassica napus y Glycine max, para los experimentos.

#Cómo Se Recoge y Usa el ADN

Para estudiar cómo se producen las proteínas, los investigadores primero necesitan recoger el ADN de las plantas. Usaron un método llamado extracción de ADN CTAB para obtener el ADN. Para el siguiente paso, alteraron un plásmido común, llamado pUC19, para que pudiera llevar el ADN que querían estudiar.

La pieza específica de ADN que les interesaba se llama secuencia codificante (CDS). Usando nuevas técnicas, pudieron insertar la CDS en un vector de expresión de plantas. Este vector permite que el ADN se exprese en las células de las plantas.

#Usando el Sistema de Expresión Transitoria

El siguiente paso fue introducir el ADN en las hojas de N. benthamiana. Esto se hizo con una jeringa sin aguja. Después de introducir el ADN, las plantas se mantuvieron en la oscuridad durante 24 horas para ayudar al proceso.

Para medir cuánto se estaba produciendo de proteína, los científicos extrajeron el ARN total de las hojas de las plantas, lo cual es necesario para estudiar la expresión génica. Usaron un kit especial para convertir este ARN en ADN complementario (cDNA) para un análisis posterior.

#Midendo los Niveles de Proteínas

Para determinar la cantidad de proteína producida, los científicos usaron una técnica llamada PCR cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR). Usaron genes de control interno específicos para comparar los niveles de expresión con precisión. El objetivo era ver cómo los genes introducidos se comparaban con los genes naturales presentes en las plantas.

#Resultados del Estudio

#Expresión de Genes de Arabidopsis

Los investigadores se enfocaron en un grupo de genes relacionados con una familia de enzimas conocidas como fosfolipasa D (PLD) en Arabidopsis. Encontraron que el ADN de estos genes podía ser procesado correctamente en la planta N. benthamiana. Las proteínas producidas se detectaron usando anticuerpos específicos.

Estas proteínas estaban localizadas en las membranas externas de las células de la planta, confirmando que los genes estaban funcionando como se esperaba. Sin embargo, no todos los genes de esta familia produjeron cantidades detectables de proteína, lo que varió según varios factores, como la estructura del gen y su entorno.

#Comparando la Expresión Génica en Diferentes Plantas

Al comparar los niveles de expresión de los genes en Arabidopsis y N. benthamiana, los investigadores notaron diferencias significativas. Encontraron que, en muchos casos, los niveles de mRNA eran mucho más altos en N. benthamiana que en Arabidopsis. Esta diferencia sugiere que el sistema de expresión transitoria permite una mayor producción de proteínas que la que ocurre naturalmente en algunas plantas.

#Probando Genes de Arroz

Los científicos también probaron ADN de arroz. Se enfocaron en tres genes específicos conocidos como genes NB-LRR, que son importantes para la inmunidad de las plantas. También pudieron detectar las proteínas producidas de estos genes en N. benthamiana. Los niveles de estas proteínas eran significativamente más altos que los encontrados en arroz.

#Probando Otros Genes de Plantas

Para explorar más la efectividad de este método, los investigadores probaron ADN de otras plantas como Brassica napus y Glycine max. La mayoría de estos genes funcionaron bien en la producción de proteínas, pero no todos fueron exitosos en mostrar los resultados esperados. Esto sugiere que cada planta puede tener desafíos únicos al usar este método de expresión transitoria.

#Descubriendo Nuevas Variantes

El estudio también reveló que algunos genes tienen diferentes formas, llamadas variantes de empalme. Estas variantes se producen cuando se procesa el material genético. Los investigadores encontraron que N. benthamiana podía producir diferentes formas de ciertas proteínas en comparación con Arabidopsis. Este hallazgo indica que, aunque las dos plantas son similares, pueden tener características distintas en cómo procesan los genes.

#Conclusión

Este estudio muestra que usar el sistema de expresión transitoria en N. benthamiana es un método efectivo para producir proteínas de una variedad de genes de plantas. Encontró específicamente que el ADN de Arabidopsis, arroz, Brassica y Glycine pudo ser utilizado con éxito para crear proteínas, mientras que el ADN de ciertas otras plantas como el sorgo y el trigo no funcionó tan bien.

Este método proporciona una herramienta útil para los científicos que buscan estudiar la función génica y la producción de proteínas en plantas. Permite una forma más rápida y eficiente de explorar cómo funcionan diferentes genes, lo que lleva a posibles avances en la agricultura y la biotecnología. Al mejorar nuestro conocimiento de los genes de las plantas, tal investigación puede ayudar a desarrollar cultivos que puedan resistir enfermedades, plagas y desafíos ambientales.