Silenciamiento Génico En Plantas

Silenciamiento génico en plantas (ARNi)
Lic. Paula Bey
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales – UBA
2007
Introducción
El término “silenciamiento génico” se utiliza habitualmente para describir el “apagado” de un determinado gen, y es un mecanismo general que ocurre durante la regulación de la expresión génica. A través de este mecanismo, la maquinaria celular impide la expresión de ungen que debería estar “encendido” en circunstancias normales.
La expresión génica se puede regular tanto a nivel transcripcional como post transcripcional. El Silenciamiento Génico Transcripcional (en inglés, Transcriptional Gene Silencing o TGS) es el resultado de la modificación de las histonas. Esta modificación crea un ambiente de heterocromatina alrededor de un cierto gen, que impide elacceso de la maquinaria transcripcional (factores de transcripción, ARN polimerasas, etc.). El Silenciamiento Génico Post Transcripcional (en inglés, Post-Transcriptional Gene Silencing o PTGS), en cambio, es un mecanismo que implica la degradación de un determinado ARN mensajero. La destrucción de este ARNm impide su normal traducción y consecuentemente no se sintetiza la proteína correspondiente.Tanto el silenciamiento transcripcional como el post transcripcional son mecanismos que regulan la expresión de genes endógenos, pero además son empleados por los organismos para protegerse de transposones y virus. Es por eso que se cree que el silenciamiento génico forma parte de un sistema de defensa ancestral que resguarda a algunos organismos de la invasión de ácidos nucleicos infecciosos.Silenciamiento génico post transcripcional
Un poco de historia
El PTGS es un mecanismo descrito en plantas y mediante el cual la maquinaria celular desencadena la degradación de un ARNm. Se dice que esta degradación es “específica de secuencia”, ya que sólo serán degradadas las moléculas de ARNm que contengan una secuencia en particular, y no otros. Este fenómeno también se conoce como ARN deinterferencia o ARNi.
El mecanismo se describió por primera vez en petunias transgénicas, en las que se pretendía mejorar el color de las flores. Para eso se introdujeron copias adicionales de un gen que codifica para una enzima clave para la producción de pigmentos en los pétalos. Sorprendentemente, muchas de las plantas que tenían copias extra de dicho gen no mostraron el color violeta o rojointenso esperado. Por el contrario, aparecieron flores completamente blancas o con zonas blancas (Fig. 1). Los investigadores notaron que en las plantas transgénicas tanto el gen endógeno como el introducido habían sido “apagados”, y aunque desconocían el mecanismo molecular involucrado, llamaron a este fenómeno como “co-supresión de la expresión génica”.
Figura 1: Fenotipo de las flores depetunias a las que se les agregó copias extra del gen clave para la producción de pigmentos. Izquierda: flor de la planta no transgénica; centro y derecha: distintas líneas transgénicas. Extraído del artículo de Matzke MA y col. 2004, PLoS Biol 2 (5): e133.
Algunos años más tarde un grupo de virólogos vegetales observó un fenómeno similar. El objetivo de su trabajo era mejorar la resistencia de lasplantas al ataque de ciertos virus. En ese tiempo ya se sabía que las plantas que fabricaban proteínas virales eran más resistentes a la infección. Sin embargo, en este caso los virólogos observaron que las plantas que contenían sólo un pequeño segmento del ARN viral, y que no codificaban ninguna proteína, eran igualmente resistentes. Concluyeron que el ARN viral producido a partir de transgenestambién podía proteger a la planta de nuevas infecciones virales, evitando la multiplicación y propagación del virus en cuestión. Luego realizaron el experimento inverso: insertaron secuencias cortas de genes de la planta en el genoma del virus. Infectaron plantas con el virus modificado y observaron que la expresión de ese gen de la planta era suprimida. Este fenómeno se llamó “Silenciamiento...