Agricultura Cereales Estados Unidos

«Increíble diversidad de proteínas» se descubre en la planta de maíz


El genoma de la planta de maíz, o maíz, como se le llama en casi todas partes, excepto en los Estados Unidos, «es mucho más emocionante» de lo que los científicos creían anteriormente. Eso dice el científico principal en un nuevo esfuerzo para analizar y anotar la profundidad de los recursos genéticos de la planta.


por Peter Tarr, escritor científico, Laboratorio Cold Spring Harbor


«Nuestra nueva investigación establece la increíble diversidad del maíz, incluso más allá de lo que ya sabíamos que estaba allí», dice Doreen Ware, Ph.D., del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y el Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) en Nueva York. «Esta diversidad es fascinante por derecho propio y al mismo tiempo tiene una gran importancia para la agricultura». El maíz es uno de los tres alimentos básicos más importantes del mundo; junto con el arroz y el trigo, representa dos tercios del consumo mundial de alimentos.

Ware era parte de un gran equipo multinacional que en 2009 reunió la primera secuencia de aproximadamente 30,000 genes de maíz, basada en una sola variedad llamada B73. El descubrimiento de la extraordinaria diversidad de proteínas del maíz se basa en una tecnología de secuenciación de «lectura larga» más precisa, proporcionada a través de una asociación de investigación con PacBio, una compañía de secuenciación. Esta tecnología actualizada no reveló muchos genes previamente desconocidos, sino muchos más mensajes de ARN que se generan cuando los genes se expresan, es decir, se activan.

En total, se leyeron y analizaron 111.151 transcripciones de ARN de genes que se expresan en seis tejidos de maíz diferentes en la investigación. Alrededor del 57% de estos mensajes nunca se habían visto y, por lo tanto, nunca se habían secuenciado. «Estos fueron los mensajes que nos dijeron que nuestros esfuerzos para anotar y caracterizar el genoma de referencia del maíz de 2009 estaban lejos de ser completos», dice Bo Wang, Ph.D., investigador postdoctoral en el laboratorio de Ware y primer autor del artículo que informa sobre nueva investigación.

Isoformas de maíz
Superposición de diferentes isoformas de proteínas codificadas en seis porciones de la planta de maíz. Las diferentes isoformas son el producto de un empalme alternativo de mensajes copiados del inventario total de la planta de unos 30,000 genes. Crédito: Laboratorio Cold Spring Harbor

Lo que hace que una planta de maíz sea potencialmente muy diferente de cualquier otra, incluso individuos de la misma variedad, es la forma en que sus genes son capaces de expresarse, dependiendo de las condiciones internas de la planta y del entorno, por ejemplo, los niveles de humedad del suelo. , nutrientes o luz disponible.

Gran parte del complemento total de maíz de unos 30,000 genes puede generar mensajes de ARN que pueden empalmarse, es decir, editarse de diferentes maneras, lo que lleva a la producción de diferentes proteínas, proteínas con diferentes formas y diferentes funciones. El empalme de ARN alternativo es un fenómeno que ocurre en casi todas las formas de vida multicelular, incluidos los humanos. El trabajo actual comienza a sugerir qué tan extensamente están disponibles los empalmes alternativos y, por lo tanto, las posibilidades de desarrollo alternativas para cada individuo de maíz, una sorpresa, de hecho, para cualquiera que pensara que la anotación del genoma de 2009 capturó la esencia de la especie.

La importancia práctica de la investigación es que «comienza a revelar nuevas partes funcionales que no conocíamos antes», dice Ware. «Al tener una idea de cuáles son esas otras partes y qué hacen, comenzamos a darnos cuenta de nuevas formas de criar maíz, adaptándolo, por ejemplo, a los cambios climáticos a medida que las temperaturas anuales promedio en las zonas de cultivo continúan subiendo».



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