Científicos rosarinos trabajan en la tecnología del silenciamiento genético

Biotecnología: Rosario, en el nuevo tren de la genómica

Investigan tecnologías que permiten expresar propiedades diferenciadas en las plantas

Los científicos rosarinos que a principios de los 90 obtuvieron por primera vez en Argentina trigo y maíz transgénicos, trabajan actualmente en la tecnología del silenciamiento genético, una rama de la genómica de incipiente desarrollo a nivel internacional que permite inhibir determinados genes de una planta. La aplicación de este mecanismo permitiría, por ejemplo, inhibir la alergenicidad de ciertos alimentos u obtener plantas con propiedades diferenciadas.

Este trabajo pone a los investigadores del Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos (Cefobi) en la carrera de una de las ramas más jóvenes y de mayor potencial de la biotecnología, en momentos en que se estudia la posibilidad de constituir en Rosario un polo de investigación en la materia.

Precisamente, un artículo publicado recientemente por la revista Nature (una de las más prestigiosas publicaciones científicas del mundo) reproduce una experiencia de silenciamiento en las plantas de café que permite lograr un café con menos cafeína, sin que se modifique el sabor.

"Este mecanismo permite inhibir una parte del metabolismo de una planta, silenciando ciertos genes, por ejemplo se puede inhibir la alergenicidad de ciertos alimentos", explicó Hugo Permingeat, integrante del equipo de científicos del Cefobi.

Uno de los caminos para llegar a este silenciamiento es el estudio de las regiones intergénicas, zonas de ADN que no tienen la estructura conocida de un gen pero que tienen una función regulatoria sobre los mismos. Algo así como un gen más pequeño que instruye al gen sobre qué proteína codificar. Este campo de investigación permite ir en busca de mecanismos para controlar el desarrollo de las plantas, mejorando la calidad nutricional u "ordenándole" fabricar determinados compuestos.

La historia por la cual llegaron a esta instancia de investigación se remonta al año 96, cuando comenzaron a trabajar en un proyecto de trigo transgénico con tres objetivos. Uno de ellos consistía en introducir genes de tolerancia contra Fusarium, a partir de un grupo de proteínas que degradan las paredes de los hongos en otras especies. El otro, y en el que más se avanzó, fue el del mejoramiento de la calidad panadera del trigo. El tercer objetivo fue mejorar la calidad nutricional de la harina, a través de la incorporación de un gen de cebada rico en lisina.

"A partir de un convenio de colaboración con un laboratorio inglés nos facilitaron unos genes de calidad panadera, que le introdujimos al trigo", explicó Permingeat, quien agregó: "Dentro de los genes de calidad panadera hay tres grupos: gluteninas de alto peso molecular, gluteninas de bajo peso molecular y gliadinas. Se sabía que algunos genes de gluteninas de alto peso molecular correlacionaban en forma positiva con la calidad panadera, y esos fueron los que nos proveyó el laboratorio inglés, y a través de los cuales pudimos identificar algunos eventos en los que se mejoró sustancialmente la calidad del trigo".

En el marco de estas investigaciones "nos llamó la atención un fenómeno en algunas plantas transgénicas que obtuvimos: el trigo ya tiene gluteninas propias y lo que hicimos fue ponerle otros genes de las mismas gluteninas que tiene. En algún caso pasó que obtuvimos un trigo muy duro pero, en otros casos, se obtuvo un trigo extremadamente blando. Esto es así porque el gen que se puso dentro del genoma de trigo, produjo un silenciamiento absoluto de las otras gluteninas que tenía el trigo, que no se expresaron más en el grano".

-¿Eso era lo que estaban buscando?

-El silenciamiento no era el efecto que estábamos buscando. Pero la ciencia es así. Uno empieza a buscar una cosa y encuentra otra. Y en este nuevo camino nos encontramos con algo que hoy está en una de las cimas de la ola en lo que es investigación científica a nivel internacional, que es el silenciamiento de los genes. Ahora estamos abocados a estudiar cómo se expresan los genes y cuándo se silencian.

-¿Qué efecto tienen esas investigaciones?

-Que habría algún mecanismo de silenciamiento que la planta utiliza, que se podría aplicar para tener nuevas plantas transgénicas con otros objetivos totalmente distintos. A partir de lo que tenemos, estudiamos el fenómeno y después vemos si podemos reproducirlo con otro objetivo en otra planta. Por ejemplo, permitiría inhibir la alergenicidad de ciertos alimentos.

-¿Se puede obtener resistencias a enfermedades o herbicidas?

-Se puede pero parte de eso ya está en el mercado. Estamos tratando de pasar esa barrera, trascender a cosas un poquito más ambiciosas. Desde hace un par de años, a partir del conocimiento de la secuencia del genoma, se está viendo que antes se prestaba mucha atención a los genes pero poca al fragmento de ADN que hay entre un gen y otro, al que se denominaba como ADN basura. Y en realidad no es basura, la naturaleza lo pone en la planta porque tiene alguna función. Ahí se encuentran mecanismos regulatorios de los genes. Estamos estudiando eso en trigo y maíz, porque si uno ve cómo está regulada la expresión de los genes, puede tomar decisiones que conduzcan a tener productos diferenciados manejando la genética fina de las plantas.

-¿Esos fragmentos de ADN no son genes?

-Son genes entre comillas. Hoy en día no se conoce la estructura pero sí se sabe que no tienen la misma estructura de un gen normal. Así como se sabe que en el humano hay alrededor de 30 mil genes y que en el arroz hay cerca de 50 mil, en este caso estamos hablando de otras regiones de genes que tienen implicancia en la regulación de la expresión de los genes normales.

-¿No tienen las mismas bases?

-Sí, pero son "genes" que transcriben secuencias muy cortas de RNA que, de alguna manera, están controlando el RNA del gen normal. En un proceso de expresión génica, el ADN se copia en una molécula de RNA, y esta molécula codifica para una proteína que va a cumplir una función. Ese sería un gen normal. En este caso, se está produciendo un RNA muy cortito, que se une al del gen normal, regulando que éste produzca o no la proteína. Estamos incursionando en un área de la genómica que es todo un desafío porque es algo muy nuevo, y que tiene mucho interés porque podría conducir a controlar inclusive algún proceso del desarrollo de las plantas, o que un grano aumente o disminuya el contenido de determinado compuesto. Manejando posiblemente esos aspectos de la regulación de la expresión de los genes, podemos hacer que se mejore la calidad nutricional o el contenido de determinado compuesto. Ese es el objetivo sobre el cual estamos.

-¿Manejar ese mecanismo de regulación permite manejar en forma más sencilla el gen?

-Habría que hacer la planta transgénica de todos modos. Pero no poniendo un gen para aumentar o expresar tal cosa, sino usando un mecanismo de regulación de la expresión, que sería, en este caso, el silenciamiento natural que tiene la planta. Para esto también hay que apoyarse en otro terreno de las ciencias, que es la bioinformática.

-¿Están trabajando en eso?

-Estamos trabajando en eso. Justamente estamos clonando, viendo cuáles son esos pedacitos de ARN cortitos, que tienen nada más que alrededor de 20 bases. Tenemos que ver a qué corresponden, con qué genes están identificados, a qué genes están regulando. Entonces hay que entrar a bases de datos, usando software específico, usando bioinformática. Cuando uno logra verificar un gen, lo secuencia y lo carga en una base de datos, lo que permite ver cuán parecido es lo que vos tenés contra lo que ya está en la base de datos. Con lo que ya está identificado, vos podés hacer que se peguen y ver si este pedacito está regulando tal gen. Esa es una línea que estamos trabajando ahora.