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En 1986, un estudio con petunias dio pie a un descubrimiento que cambió las nociones sobre la regulación de los genes en las plantas. Richard Jorgensen, de la Universidad de Arizona, estaba investigando sobre el color de las petunias, y agregó una copia extra del gen relacionado con los pigmentos. Ante su sorpresa, en lugar de obtener petunias con colores más intensos, observó que aparecían flores blancas o parcialmente blancas. 

“Ese fue el comienzo de lo que se conoce como silenciamiento génico, un término que se usa para describir el apagado de un gen que se encuentra activo”, explica Pablo Manavella, investigador adjunto del CONICET que desarrolla sus actividades en el Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL UNL-CONICET) y es docente de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB). “En el caso de las plantas, mediante el silenciamiento génico, se modula la expresión de genes que participan de procesos celulares especiales para el desarrollo y la respuesta al estrés ambiental”.

Después de varios avances en el tema, Nobel incluido para los investigadores que explicaron lo que ocurría con las petunias en los demás seres vivos, el silenciamiento génico es todavía un proceso del que quedan muchas cosas por descubrir. Gracias a un trabajo de Manavella, recientemente publicado en la prestigiosa revista Plant Journal, se pudo identificar el rol que cumple el complejo THO2 en el silenciamiento génico, específicamente en su función de transporte de micro ARNs.

“La identificación del rol de THO2 en el transporte de precursores de micro ARN marca un hito en este área de estudio, ya que devela uno de los pasos desconocidos en la vida de estas pequeñas moléculas”, explica el investigador que hace un año volvió de Alemania y que para realizar este trabajo contó con fondos internacionales como el Human Frontier Science Program y un financiamiento especial de Max Planck Society y el International Center for Genetic Engineering and Biotechnology.

Un proceso complejo y vital

Tal como su nombre lo indica, el silenciamiento génico consiste en evitar que un gen que está activo, llegue a traducirse en una proteína activa. Este proceso ocurre de manera natural en los organismos eucariotas (animales, plantas, personas y hongos) y el principal beneficio es que permite obtener una respuesta génica rápida ante una necesidad. “En el caso de las plantas, cuando se enfrentan a una condición estresante, como un cambio abrupto en la temperatura ambiental, se produce un cambio en la expresión de ciertos genes para adaptarse a dicho estrés. El problema es que una vez que los genes se expresan sus productos pueden tener una vida muy larga dentro de la célula, y si no desaparecen a tiempo, la planta puede morir por no responder adecuadamente al estrés”. Manavella explica que el silenciamiento génico puede lidiar con este problema, eliminando rápidamente mensajeros (moléculas de ARN) y proteínas, que puedan ser deletéreas (mortales) a una planta frente a una condición dada.

En este proceso, los microARN juegan un rol esencial. Estas pequeñas moléculas de 21 a 22 nucleótidos de largo, (poco más que 0,0000007 milímetros de longitud), tienen la capacidad de regular la expresión de otros genes y estudios recientes demuestran que los microARN son responsables de disparar el mecanismo de silenciamiento génico.

El complejo de ocho proteínas denominado THO/TREX por su parte, es el encargado de mediar en la transcripción de los microARN y transportarlos dentro del núcleo hasta los centros de procesamiento. Manavella dijo que la función transportadora del complejo THO/TREX se conocía en animales y levaduras pero nunca se lo había relacionado al transporte de microARNs y aún menos en plantas. ”Nuestra investigación se centró en el estudio del THO2, que es la proteína más grande del complejo y la que se considera central”.

A través de diferentes experiencias que modificaban la expresión de THO2, el investigador logró determinar que esta proteína cumple un rol clave en el transporte de los microRNA. “Hasta ahora se desconocía cómo un precursor de microARN, que es transcripto en una estructura nuclear llamada nucleosoma, era capaz de llegar hasta los centros de procesamiento para dar origen a los microARNs maduros”, dijo. En pocas palabras, lo que Manavella descubrió es la ruta por la que viajan los microRNAs para dar inicio a uno de los complejos mecanismos de respuesta frente al estrés.

Este hallazgo, que significa un gran avance para la investigación básica en biología molecular de plantas, puede tener un impacto altísimo a nivel biotecnológico y terapéutico. Hasta ahora se ha empleado silenciamiento génico artificial para apagar genes no deseados en plantas de interés comercial, por ejemplo genes que producen los alérgenos en maní o ciertas toxinas de algodón. Incluso, hay investigaciones aplicadas en tomate donde se silencia un gen que regula la hormona encargada de la maduración (etileno), bloqueando temporalmente la maduración del fruto, efecto muy importante para mejorar la exportación y el traslado de un producto tan delicado. Gracias a la investigación de Manavella, ahora la ciencia avanzó un paso más, y en el futuro será más simple producir plantas que reaccionen mejor frente a situaciones de estrés.

Fuente: “THO2, a core member of the THO/TREX complex, is required for microRNA production in Arabidopsis”. Plant Journal. Volume 82, Issue 6, 1 June 2015, Pages 1018-1029 . DOI: 10.1111/tpj.12874