Musgo knockout

Physcomitrella patens de tipo silvestre e knockout: fenotipos desviados inducidos nos transformantes da biblioteca de disrupción de xenes. A Physcomitrella de tipo silvestre e as plantas transformadas cultiváronse nun medio Knop mínimo para inducir a diferenciación e o desenvolvemento de gametóforos. Para cada planta móstrase unha vista xeral (ringleira superior; a barra de escala corresponde a 1 mm) e un primeiro plano (ringleira inferior; barra de escala de 0,5 mm). A: Planta de musgo de tipo silvestre haploide completamente cuberta con gametóforos follosos e primeiro plano de folla de tipo silvestre. B–D: Diferentes mutantes.[1]

Un musgo knockout é unha planta de musgo na cal un ou máis xenes específicos son eliminados (deleción) ou inactivados (o que se denomina knockout de xenes) por medio da técnica da gene targeting. Despois da deleción dun xene, o musgo knockout perde o trazo que estaba codificado por ese xene. Así, pode inferirse a función deste xene. Este enfoque científico denomínase xenética inversa, xa que os científicos tratan de desvelar a función dun xene específico. Na xenética clásica o científico empezaba estudando un fenotipo de interese e buscaba o xene que causaba dito fenotipo. Os musgos knockout son importantes en investigación básica en bioloxía e en biotecnoloxía.

Fundamento científico

[editar | editar a fonte]

A deleción ou alteración dirixidas de xenes depende da integración dunha febra de ADN nunha posición específica e predicible no xenoma da célula hóspede. Esta febra de ADN debe ser sometida a enxeñaría para que ambos os extremos sexan idénticos para este locus xénico específico. Isto é un requisito previo para que sexa integrado eficientemente por recombinación homóloga. Basicamente, faise o mesmo proceso para os ratos knockout. Ata agora, este método de gene targeting en plantas terrestres foi levado a cabo nos musgos Physcomitrella patens e Ceratodon purpureus,[2] xa que nestas especies de plantas sen sementes a eficiencia da recombinación homóloga é varias ordes de magnitude maior que nas plantas con sementes.[3]

Os musgos knockout son almacenados e distribuídos por un biobanco especializado chamado International Moss Stock Center (Centro de Almacenamento de Musgos Internacional).

Método

[editar | editar a fonte]

Para alterar os xenes de musgo de maneira dirixida, o construto de ADN debe ser incubado xunto con protoplastos de musgo e con polietilenglicol (PEG). Como os musgos son organismos haploides, os filamentos de musgo rexeneradores (protonemas) poden ser ensaiados directamente con gene targeting en 6 semanas cando se utilizan métodos de PCR.[4]

Exemplos

[editar | editar a fonte]

División de cloroplastos

[editar | editar a fonte]

A primeira publicación científica sobre a identificación e función dun xene ata ese momento descoñecido utilizando musgos knockout apareceu en 1998 e os autores foron Ralf Reski e colaboradores. Delecionaron o xene ftsZ e así identificaron funcionalmente o primeiro xene fndamental para a división dun orgánulo nun eucarionte, o plastidio.[5]

Modificacións de proteínas

[editar | editar a fonte]

Por medio de knockout de xenes múltiple sometéronse a enxeñaría as plantas de Physcomitrella, que carecían de glicosilación de proteínas específica de plantas, unha importante modificación postraducional. Estes musgos knockout son utilizados para producir compostos biofarmacéuticos complexos no campo da molecular farming.[6]

Colección de mutantes

[editar | editar a fonte]

En cooperación coa compañía química BASF, Ralf Reski e colaboradores estableceron unha colección de musgos knockout que se utiliza para a identificación de xenes.[1][7]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ 1,0 1,1 Egener, Tanja; Granado, José; Guitton, Marie-Christine; Hohe, Annette; Holtorf, Hauke; Lucht, Jan M; Rensing, Stefan A; Schlink, Katja; Schulte, Julia; Schween, Gabriele; Zimmermann, Susanne; Duwenig, Elke; Rak, Bodo; Reski, Ralf (2002). "High frequency of phenotypic deviations in Physcomitrella patens plants transformed with a gene-disruption library". BMC Plant Biology 2: 6. PMC 117800. PMID 12123528. doi:10.1186/1471-2229-2-6. 
  2. ↑ F. Mittmann, S. Dienstbach, A. Weisert, C. Forreiter, 2009: Analysis of the phytochrome gene family in Ceratodon purpureus by gene targeting reveals the primary phytochrome responsible for phototropism and polarotropism. PMID 19330350. [1] Arquivado 23 de decembro de 2019 en Wayback Machine.
  3. ↑ Reski, Ralf (1998). "Physcomitrella and Arabidopsis: the David and Goliath of reverse genetics". Trends in Plant Science 3 (6): 209–10. doi:10.1016/S1360-1385(98)01257-6. 
  4. ↑ Reinhard, Christina; Schween, Gabriele; Reski, Ralf; Hohe, Annette; Egener, Tanja; Lucht, Jan M.; Holtorf, Hauke (2004). "An improved and highly standardised transformation procedure allows efficient production of single and multiple targeted gene-knockouts in a moss, Physcomitrella patens". Current Genetics 44 (6): 339–47. PMID 14586556. doi:10.1007/s00294-003-0458-4. 
  5. ↑ Strepp, René; Scholz, Sirkka; Kruse, Sven; Speth, Volker; Reski, Ralf (1998). "Plant Nuclear Gene Knockout Reveals a Role in Plastid Division for the Homolog of the Bacterial Cell Division Protein FtsZ, an Ancestral Tubulin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 95 (8): 4368–4373. JSTOR 44902. PMC 22495. PMID 9539743. doi:10.1073/pnas.95.8.4368. 
  6. ↑ Koprivova, Anna; Stemmer, Christian; Altmann, Friedrich; Hoffmann, Axel; Kopriva, Stanislav; Gorr, Gilbert; Reski, Ralf; Decker, Eva L. (2004). "Targeted knockouts of Physcomitrella lacking plant-specific immunogenic N-glycans". Plant Biotechnology Journal 2 (6): 517–23. PMID 17147624. doi:10.1111/j.1467-7652.2004.00100.x. 
  7. ↑ BASF and Freiburg University to collaborate on plant biotechnology

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Outros artigos

[editar | editar a fonte]