Identifican mecanismo en plantas que prende y apaga en conjunto sus genes

¿Qué es lo que hace a un grupo de células de una planta convertirse en una raíz y no en una hoja o viceversa?, ¿acaso se trata de una situación aleatoria o los genes que están involucrados en ese desarrollo juegan un papel determinante? Una investigación internacional en la que participa la Unidad de Genómica Avanzada (UGA-Langebio) del Cinvestav ha dado los primeros pasos para entender esa cuestión que tiene implicaciones biológicas e incluso filosóficas.

Selene Fernández Valverde encabeza la participación mexicana en ese proyecto científico, recientemente publicado en la revista PNAS bajo el título Active and repressed biosynthetic gene clusters have spatially distinct chromosome states, en colaboración con expertos de las universidades de Bath (Reino Unido), Bielefeld (Alemania), Estatal de Florida (Estados Unidos) y los centros de John Innes (Reino Unido), para Regulación Genómica (España) y el Instituto Babraham (Reino Unido).

De acuerdo con la investigadora, a partir del trabajo de América Ramírez Colmenero, estudiante de maestría en Biología Integrativa, y Jesús Emiliano Sotelo Fonseca, de la maestría en Biotecnología de Plantas, se analizó el comportamiento de grupos o clústers de genes presentes en plántulas (de un modelo de estudio conocido como Arabidopsis thaliana).

Estos grupos de genes son responsables de la formación de compuestos importantes para esta planta. Los alcances de sus resultados podrían, en un futuro, tener implicaciones para mejorar los procesos de selección dirigida en productos agrícolas o en el desarrollo de organismos genéticamente modificados más precisos.

Para analizar estos clústers de genes en las plantas, los investigadores emplearon una técnica llamada Hi-C, con la cual es posible estudiar en tercera dimensión la organización del ADN dentro de los núcleos celulares e identificar diferencias en esta organización entre las estructuras desarrolladas en hojas o raíces.

“Analizamos cómo cambian los clústers cuando los genes están prendidos o apagados, y observamos que al estar apagado el clúster se mueve completamente hacia regiones donde los genes están apagados, lo que sugiere que de esa manera se organizan los genes para una mejor regulación. Es decir, que se puedan prender o apagar todos juntos a fin de que puedan realizar una determinada función”, explicó Fernández Valverde.

Uno de los aportes más importantes de esta investigación internacional es que hasta el momento no se sabía porque estos genes se encuentran juntos en el ADN, mientras muchos otros que funcionan juntos no se encuentran en la misma localidad. Los resultados obtenidos sugieren que las plantas optimizan su energía con la intención de prender y apagar los genes en conjunto, y de esa forma controlarlos más finamente en grupo para desarrollar ciertos procesos.

A partir de este conocimiento, se podrá identificar clústers en plantas que tengan una función específica que se requiera enfatizar. Por ejemplo, en los productos como café o vainilla, donde la característica aromática es importante, podrán identificarse las variedades que tengan clústers de genes relacionados con esa característica, y de ese modo poder seleccionar la que tenga mayores propiedades.

Para Selene Fernández, quien es beneficiaria del programa Royal Society-Newton Advanced Fellowship del Reino Unido, esta investigación permite entender cómo ocurre la regulación génica en plantas, un área de reciente interés dentro del estudio de la biología molecular de las plantas.

Por ello, resulta importante que instituciones como el Cinvestav aborden este tipo de estudios de una manera competitiva a nivel internacional, tal como lo ha demostrado con esta participación que se ha realizado gracias a la infraestructura con la que cuenta la UGA-Langebio y a la participación de los estudiantes de la institución.