Un análisis genético de alto rendimiento de mutantes con tasa de cruce meiótico en Arabidopsis thaliana ha desvelado un misterio centenario en las ciencias biológicas. Un equipo de investigación, formado por el profesor Kyuha Choi, el Dr. Jaeil Kim y el candidato a Ph.D. Heejin Kim del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), ha desvelado el mecanismo molecular responsable de la interferencia cruzada durante la meiosis, un patrón biológico a nivel cromosómico. Los hallazgos de esta investigación se publicaron el 20 de febrero en Nature Plants.
En los organismos que se reproducen sexualmente, los individuos se parecen a sus padres o hermanos. A pesar de las sorprendentes similitudes, es crucial reconocer que la identidad absoluta es inalcanzable. Esta variación se atribuye al proceso de meiosis, que genera células reproductivas como espermatozoides y óvulos en animales o polen y óvulos en plantas. A diferencia de la división de células somáticas, que duplica y divide el genoma de manera idéntica, la meiosis crea células reproductivas genéticamente diversas mediante un mecanismo conocido como cruce. La meiosis y el cruce desempeñan papeles fundamentales en la biodiversidad y tienen implicaciones importantes en el mejoramiento donde se produce la selección y el cultivo de rasgos superiores en los cultivos.
Normalmente, la mayoría de las especies animales y vegetales presentan un mínimo de uno y un máximo de tres cruces por par de cromosomas homólogos. La capacidad de controlar el número de estos cruces podría llevar a cultivar cultivos con rasgos específicos deseados. Sin embargo, lograr dicho control ha sido un desafío debido al “fenómeno de la interferencia cruzada”.
La interferencia cruzada, en la que un cruce inhibe la formación de otro cruce cercano a lo largo del mismo cromosoma, fue identificada inicialmente por el genetista de la mosca de la fruta Hermann J. Muller en 1916. A pesar de los persistentes esfuerzos de los investigadores durante el siglo pasado desde su descubrimiento, sólo recientemente se ha logrado que los mecanismos subyacentes a la interferencia cruzada comiencen a revelar sus secretos.
En esta investigación, el equipo utilizó un método de puntuación de semillas fluorescentes de alto rendimiento para medir directamente la frecuencia de cruce en plantas de Arabidopsis. A través de una pantalla genética, identificaron un mutante llamado hcr3 (alta tasa de cruce3) que exhibía una mayor tasa de cruce a nivel genómico.
Un análisis más detallado reveló que los cruces elevados en hcr3 se atribuyeron a una mutación puntual en el gen J3, que codifica una co-chaperona relacionada con la proteína HSP40. Esta investigación demostró que una red que involucra a la co-chaperona HCR3/J3/HSP40 y la chaperona HSP70 controla la interferencia cruzada y la localización al facilitar la degradación de la proteína pro-crossover, HEI10 ubiquitina E3 ligasa. La aplicación de enfoques de detección genética para descubrir la vía de inhibición e interferencia cruzada resolvió con éxito un enigma centenario en las ciencias de la vida.
El profesor Kyuha Choi de POSTECH afirmó: “Aplicar esta investigación a la agricultura nos permitirá acumular rápidamente rasgos beneficiosos, reduciendo así el tiempo de reproducción. Esperamos que esta investigación contribuya al mejoramiento de nuevas variedades y a la identificación de variaciones naturales útiles responsables de rasgos deseables como resistencia a enfermedades y estrés ambiental, productividad mejorada y producción de alto valor”.
Fuente: Phys.org.
