lunes, 24 de julio de 2017

Plantas como biofactorías #Tomates con genes #noticias


Post escrito por Joan Márquez, alumno del máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas que organiza el IBMCP.

Si se fijan detalladamente, prácticamente todos los alimentos que consumimos tienen su origen, de manera directa o indirecta, en las plantas. Las células vegetales son capaces de captar la energía del sol e incorporarla a las moléculas que forman los seres vivos, y que al final pueden ir a parar a nuestra barriga. Esta característica ha sido explotada por la agricultura para proporcionar los nutrientes que necesitamos. Pero los humanos no nos conformamos con comer y también queremos utilizar su gran capacidad productiva para producir moléculas con actividad terapéutica o industrial (inhibidores, enzimas, anticuerpos, antígenos…). Es decir, utilizar a nuestras amigas las plantas como biofactorías, y además de cosechar nutrientes, cosechar moléculas específicas de interés.

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A la hora de producir una molécula específica hay que tener en cuenta una serie de condicionantes para elegir el sistema que resulta más adecuado. A priori, la opción más interesante es un sistema microbiano, por su bajo coste y alta productividad, pero hay un gran número de proteínas que no son funcionales al expresarse en estos sistemas. Este tipo de moléculas son producidas habitualmente en cultivos de células de mamífero, pero además de ser caros, requieren un largo periodo hasta su puesta a punto, por lo que es interesante buscar otros sistemas que necesiten un menor tiempo y dinero para producir la molécula que se necesita, especialmente si la demanda es puntual. En este contexto aparecen las plantas como una alternativa, concretamente gracias a la expresión transitoria mediante agroinfiltración. Esta técnica consiste en infiltrar las hojas de la planta con una solución que contiene Agrobacterium tumefaciens, una bacteria que de manera natural transfiere una parte concreta de su material genético a la célula vegetal, de manera que durante unos días la planta exprese el gen (o los genes) que nos interesan. La planta por excelencia que se ha utilizado con esta técnica es Nicotiana Benthamiana, nativa de Australia, pariente del tabaco y muy común en los laboratorios, debido a que los niveles de expresión son muy altos por la ausencia de una enzima implicada en el silenciamiento de RNA (mecanismo de defensa que tienen las plantas contra los virus). El ejemplo más conocido de aplicación de esta técnica es la producción de un suero de anticuerpos recombinantes, conocido con el nombre comercial de ZMapp, que ha sido utilizado para tratar a los pacientes afectados por el virus del ébola. En la crisis que provocó está enfermedad se requería producir los tres anticuerpos que formaban el suero en cuestión de muy poco tiempo, por lo que la expresión transitoria resultó muy útil para producirlos de manera viable en poco tiempo.

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Mi trabajo de fin de Máster consiste en optimizar un sistema de expresión transitoria para mejorar los niveles de expresión de proteínas específicamente en el cloroplasto. La localización de las proteínas dentro de la célula condiciona su estabilidad y funcionalidad por lo que es interesante desarrollar alternativas para la compartimentalización eficiente en los distintos orgánulos.

Amarillo fluorescencia YFP, rojo clorofila que indica la localización de los cloroplastos, merged: colocalización de YFP en los cloroplastos.
Amarillo fluorescencia YFP, rojo clorofila que indica la localización de los cloroplastos, merged: colocalización de YFP en los cloroplastos.

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