Nanas, estudiantes repiten anomalías genéticas – Noticias

La herencia genética puede parecer bastante sencilla. Los estudiantes de secundaria de todo el país están aprendiendo las predicciones típicas de los cuadrados de Punnett y, la mayoría de las veces, la ciencia parece sencilla. Los cromosomas transmitidos a través de espermatozoides u óvulos tienen una probabilidad de herencia del 50 al 50. ¿bien?

Este verano, estudiantes dirigidos por la profesora asociada de biología Natalie Nanas descubrieron una curiosidad biológica que data de décadas. En la década de 1940, los científicos en alimentos notaron que cierto cromosoma producía repetidamente granos de color púrpura en el maíz, a pesar de sus mejores esfuerzos por reproducirlo. “Estaban tratando de conseguir maíz que fuera completamente amarillo y decían: ni siquiera la mitad del maíz es morado, el 80% es morado”, explicó Will Burns, de 25 años.

Esta observación condujo al descubrimiento del impulso meiótico, en el que una copia de información genética se transmite a través de un cromosoma «a un ritmo mayor de lo esperado», dijo Nanas. «Así que esto es una distorsión y un engaño de la herencia, lo cual es extraño porque la ley básica de la genética es que puedes transmitir cualquiera de los cromosomas con una probabilidad de 50-50».

Natalie Nanas

Profesor asociado de biología
Áreas de especialización: genética, biología molecular y celular, bioética.

Biología en Hamilton

Si bien se han identificado casos de este tipo en varias especies, Nanas señaló que el cromosoma «egoísta» del maíz es de particular interés. Se llama cromosoma 10 anormal (Ab10 para abreviar) y muestra una forma única de impulso meiótico que los investigadores están tratando de comprender.

El notable poder del impulso meiótico Ab10 parece estar relacionado con el mecanismo de segregación. Durante la meiosis, el material genético se divide en cuatro células «hijas», cada una de las cuales contiene la mitad de los cromosomas de la célula «madre» original. La segregación cromosómica ocurre dos veces durante la meiosis, cuando dos mitades de un cromosoma (cromátidas) se separan y se mueven a polos opuestos del núcleo celular. Con los cromosomas Ab10, esto sucede de manera desigual y preferencial, lo que significa que pueden mejorar su información genética a un ritmo inusualmente alto.

«[Ab10] «Tiene una ventaja genética porque se separa más rápido que otros cromosomas», dijo Brianna Padilla, de 25 años.

Comprender la función del impulso meiótico Ab10 fue sólo la primera parte de la investigación de este verano. «Hemos modificado genéticamente la levadura para que tenga el mismo sistema y esperamos que muestre los mismos signos de genética extraña», dijo Burns. Para ello, «el equipo identificó todos los genes que creemos que controlan esto y los transfirió a la levadura», explicó Nanas.

Padilla detalló el proceso con más detalle y dijo: «Tuvimos que probar si era Kindr o Trkin». [two kinds of motor proteins] La principal causa de la separación prematura fueron los cromosomas anormales.

Para modificar la levadura, el equipo utilizó una técnica llamada transgénesis, un proceso mediante el cual se incorpora ADN exógeno a la célula. «Básicamente, bajo las condiciones adecuadas, se puede persuadir a la levadura para que tome ADN extraño y lo incorpore en una porción aleatoria de su propio código genético», explicó Burns. Si bien la transgénesis carece de la precisión de la tecnología de edición de genes como CRISPR-Cas9 (que algunos estudiantes usan en sus cursos y que Nanase usa en su propia investigación), fue capaz de unir genes específicos en la levadura. «Es básicamente una estrategia de escopeta. Sólo necesitamos el nuevo gen para sobrevivir; no nos importa dónde», señaló Burns. «La capacidad natural de la levadura para absorber ADN de manera torpe es suficiente».

Nanas destacó el valioso potencial agrícola de este método, especialmente con la creciente variabilidad climática. «Lo que podemos hacer con este sistema es torcer la herencia del gen que queremos, como una forma de adaptarnos rápidamente a las condiciones agrícolas cambiantes».

A los estudiantes se les asignó la tarea de configurar y monitorear varios cultivos de levadura, mientras probaban la mejor manera de incorporar este ADN exógeno en sus muestras. Para alimentar a la levadura, mezclan y distribuyen medios de cultivo, materiales que proporcionan los nutrientes y minerales necesarios para el crecimiento. Después de esterilizar el medio en un autoclave y alimentarlo con levadura, los estudiantes monitorearon los cultivos para determinar si se heredaban cromosomas clave.

Al final del verano, los estudiantes del laboratorio de Nanas habían demostrado que el gen Ab10 que codifica la proteína motora Kinder era capaz de crear una herencia aberrante en la levadura, el mismo engaño genético observado en el maíz morado.

Nanas destacó el valioso potencial agrícola de este método, especialmente con la creciente variabilidad climática. Hasta ahora, se necesitan unos 10 años para producir cultivos altamente productivos y resistentes a enfermedades. «Lo que podemos hacer con este sistema es sesgar la herencia del gen que queremos, como una forma de adaptarnos rápidamente a las condiciones agrícolas cambiantes», dijo.

Este verano fue sólo el último período de trabajo de investigación que Nanase comenzó hace varios años. El proyecto más amplio, que se centra en comprender las propiedades únicas de Ab10, está financiado por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias e implica la colaboración con investigadores de la Universidad de Georgia.

«Continuaremos investigando cómo Kinder puede ayudar a los cromosomas a hacer trampa en la carrera por la segregación, y esperamos utilizar esta información en aplicaciones agrícolas en el futuro, permitiendo que rasgos importantes se introduzcan rápidamente en los cultivos», dijo Nanas.

A partir de este verano el equipo tiene previsto elaborar un artículo y un cartel explicativo para el próximo fin de semana. Más allá de eso, Nanas planea presentar los resultados de su investigación en un artículo, con suerte dentro de uno o dos años.