Un nuevo atlas de expresión génica ahora ha mapeado los «genes ruidosos» responsables de la variación fenotípica, diferencias en las características físicas, que a menudo existen entre plantas genéticamente idénticas, incluso en el mismo entorno.
El trabajo exploró la expresión génica de Arabidopsis thaliana, o thale cress, y se describe en un nuevo artículo publicado el 24 de enero en la revista Molecular Systems Biology (1). Los autores sugieren que las plantas pueden, de hecho, estar protegiendo sus apuestas contra factores estresantes ambientales como la sequía, la alta salinidad y las temperaturas extremas.
De la misma manera que los gemelos idénticos nunca son exactamente "idénticos", lo mismo sucede en el mundo de las plantas. Por lo tanto, el examen del genoma de una sola planta no es suficiente para determinar el rango variable de las características de la planta. Si bien esta variabilidad permite que las especies de plantas sean menos vulnerables al cambio climático y los fenómenos meteorológicos extremos, en el entorno agrícola controlado en el que los agricultores dependen de cultivos uniformes que responden de la misma manera a los fertilizantes y la irrigación, esto puede plantear problemas.
Por lo tanto, la evolución de la expresión génica puede aumentar la robustez de las poblaciones de plantas sin cambiar realmente sus genes.
A diferencia de los animales, las plantas no pueden moverse, por lo que deben sentir y responder constantemente a las amenazas ambientales al variar su expresión genética. Este llamado "ruido" será importante para comprender cómo y si las poblaciones de plantas silvestres pueden sobrevivir en los extremos climáticos más frecuentes inducidos por el cambio climático. El genoma o el código genético de la planta se usa como un conjunto de instrucciones para dirigir la síntesis de una proteína o alguna otra molécula funcional dentro de una célula. El primer paso de este proceso, llamado transcripción, consiste en convertir un segmento de la secuencia de ADN en ARN, que es donde pueden surgir estas diferencias. Según los autores, "la variabilidad transcripcional rara vez se considera, aunque podría influir en la relación entre el genotipo y el fenotipo".
El equipo de investigadores dirigido por el Dr. James Locke de la Universidad de Cambridge estudió las siembras de Arabidopsis y realizó una secuenciación de ARN en plántulas individuales cada dos horas durante un período de 24 horas para analizar las variaciones en los 15,646 genes individuales del genoma de la planta. La pequeña planta con flores, a menudo considerada una maleza, es nativa de Eurasia y África. Su ciclo de vida corto, su pequeño tamaño y su reproducción eficiente a través de la autopolinización han hecho de Arabidopsis un organismo genético modelo popular para estudiar las mutaciones inducidas en las plantas.
Los hallazgos mostraron que el nueve por ciento de los genes (1.358 genes) mostraron una alta variabilidad al menos una vez dentro del período de 24 horas. Los genes variables se dividieron en dos categorías, aquellos que son más variables durante el día y aquellos que exhiben una mayor variación en la expresión de genes durante la noche. Los investigadores también identificaron ciertos factores que pueden aumentar esta variación, incluida la longitud del gen, el número de factores de transcripción y el entorno de la cromatina, que determina si la expresión del gen puede alterarse sin cambiar el ADN de una célula. En particular, se encontró que los genes variables eran más cortos, a menudo el objetivo de varios factores de transcripción, y tenían un entorno de cromatina "cerrado".
Los científicos ahora han establecido un atlas de acceso abierto en línea llamado AraNoisy. El recurso permitirá a los científicos y cultivadores de plantas de todo el mundo estudiar la influencia de la variabilidad de la expresión génica en la supervivencia y diversidad de las plantas dentro de las poblaciones clonales. Estos nuevos datos podrían llevar a nuevas ideas importantes que podrían ayudar a adaptar los esfuerzos de conservación de las plantas, ya que la "conservación de precisión" ya muestra beneficios económicos y ambientales, así como las futuras estrategias de desarrollo de cultivos.
Los autores "revelaron el alcance de la variabilidad de la expresión génica entre las plantas y cómo podría regularse", lo que sugieren que "establece el escenario para futuros trabajos que examinan la función potencial y el mecanismo específico de variabilidad para cada vía ruidosa".
(1) Cortijo, S. et al. Amplia variabilidad de la expresión génica interindividual en Arabidopsis thaliana. Biología de sistemas moleculares (2019). DOI: 10.15252 / msb.20188591
Traducción: Cecilia González P.
Publicado: 26 de febrero de 2019
Fuente: European Scientist
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