Un musgo knock-out es una planta de musgo en la que uno o más genes específicos se eliminan o inactivan (" knock out ") mediante la selección de genes . Después de la eliminación de un gen, el musgo knock-out ha perdido el rasgo codificado por este gen. Por tanto, se puede inferir la función de este gen. Este enfoque científico se llama genética inversa, ya que el científico quiere desentrañar la función de un gen específico. En la genética clásica, el científico comienza con un fenotipo de interés y busca el gen que causa este fenotipo. Los musgos knockout son relevantes para la investigación básica en biología , así como enbiotecnología .
Antecedentes científicos
La deleción o alteración dirigida de genes se basa en la integración de una hebra de ADN en una posición específica y predecible en el genoma de la célula huésped. Esta cadena de ADN debe diseñarse de tal manera que ambos extremos sean idénticos a este locus génico específico . Este es un requisito previo para integrarse eficazmente mediante recombinación homóloga (HR). Básicamente, un mouse knockout está diseñado de la misma manera. Hasta ahora, este método de focalización genética en plantas terrestres se ha llevado a cabo en los musgos Physcomitrella patens y Ceratodon purpureus , [2] ya que en estas especies de plantas sin semillas la eficiencia de la HR es varios órdenes de magnitud mayor que en las plantas con semillas . [3]
Los musgos knockout son almacenados y distribuidos por un biobanco especializado , el International Moss Stock Center .
Método
Para alterar los genes del musgo de forma dirigida, la construcción de ADN debe incubarse junto con protoplastos de musgo y con polietilenglicol (PEG). Dado que los musgos son organismos haploides , los filamentos de musgo en regeneración ( protonemas ) pueden analizarse directamente para detectar genes en un plazo de 6 semanas cuando se utilizan métodos de PCR . [4]
Ejemplos de
División de cloroplasto
La primera publicación científica sobre la identificación de la función de un gen hasta ahora desconocido que utiliza musgo knockout apareció en 1998 y fue escrita por Ralf Reski y colaboradores. Se eliminan la ftsZ -Gene y por lo tanto identifican funcionalmente la primera pivotal gen para la división de un orgánulo en cualquier eucariota . [5]
Modificaciones de proteínas
Mediante la eliminación de genes múltiples , se diseñaron plantas de Physcomitrella que carecen de la glicosilación de proteínas específica de la planta , una importante modificación postraduccional . Estos musgos knockout se utilizan para producir productos biofarmacéuticos complejos en el campo de la agricultura molecular . [6]
Colección mutante
En cooperación con la empresa química BASF Ralf Reski y sus compañeros de trabajo establecieron una colección de musgos knockout que se utiliza para la identificación de genes. [1] [7]
Referencias
- ^ a b 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). "Alta frecuencia de desviaciones fenotípicas en plantas de Physcomitrella patens transformadas con una biblioteca de alteración de genes" . Biología Vegetal BMC . 2 : 6. doi : 10.1186 / 1471-2229-2-6 . PMC 117800 . PMID 12123528 .
- ^ Mittmann, F; Dienstbach, S; Weisert, A; Forreiter, C (junio de 2009). "El análisis de la familia de genes del fitocromo en Ceratodon purpureus por orientación genética revela el fitocromo primario responsable del foto y polarotropismo". Planta . 230 (1): 27–37. doi : 10.1007 / s00425-009-0922-6 . PMID 19330350 . S2CID 8345708 .
- ^ Reski, Ralf (1998). "Physcomitrella y Arabidopsis: el David y Goliat de la genética inversa". Tendencias en ciencia de las plantas . 3 (6): 209–10. doi : 10.1016 / S1360-1385 (98) 01257-6 .
- ^ Reinhard, Christina; Schween, Gabriele; Reski, Ralf; Hohe, Annette; Egener, Tanja; Lucht, Jan M .; Holtorf, Hauke (2004). "Un procedimiento de transformación mejorado y altamente estandarizado permite la producción eficiente de knockouts de genes únicos y múltiples en un musgo, Physcomitrella patens". Genética actual . 44 (6): 339–47. doi : 10.1007 / s00294-003-0458-4 . PMID 14586556 . S2CID 45780217 .
- ^ Strepp, René; Scholz, Sirkka; Kruse, Sven; Speth, Volker; Reski, Ralf (1998). "Knockout de genes nucleares de plantas revela un papel en la división de plastidios para el homólogo de la proteína de división de células bacterianas FtsZ, una tubulina ancestral" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 95 (8): 4368–4373. Código Bibliográfico : 1998PNAS ... 95.4368S . doi : 10.1073 / pnas.95.8.4368 . JSTOR 44902 . PMC 22495 . PMID 9539743 .
- ^ Koprivova, Anna; Stemmer, Christian; Altmann, Friedrich; Hoffmann, Axel; Kopriva, Stanislav; Gorr, Gilbert; Reski, Ralf; Decker, Eva L. (2004). "Knockouts dirigidos de Physcomitrella que carecen de N-glicanos inmunogénicos específicos de la planta". Revista de Biotecnología Vegetal . 2 (6): 517–23. doi : 10.1111 / j.1467-7652.2004.00100.x . PMID 17147624 . S2CID 4645132 .
- ^ BASF y la Universidad de Friburgo para colaborar en biotecnología vegetal