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Un equipo de investigadores de Embrapa llevó a cabo, por primera vez, la edición de genes en frijoles para el desarrollo de una nueva variedad con menos factores antinutricionales, vinculado a un grupo de sustancias llamadas rafinose, un tipo de compuesto conocido por causar malestar digestivo y flatulación en humanos. Los científicos fueron capaces de eliminar genes relacionados con la producción de oligosacáridos (carbohidratos) de la familia rafinosa, desde el conocimiento del genoma del grano y el dominio de las herramientas de ingeniería genética de los sistemas CRISPR (CRISPR) Repeticiones Palinddómicas Coras.
Dos genes del genoma vegetal fueron desactivados, según los investigadores de Embrapa Arroz e Feijóo (GO) en Biología Molecular Josias Correa y Rosana Vianello, coordinadores del estudio sin precedentes. Vianello dice que la investigación analizó los niveles de oligosacáridos del grupo rafinose en diferentes tejidos y etapas de desarrollo de la planta de frijol. Esta información fue evaluada en relación con el conocimiento ya producido por el estudio del genoma del frijol, secuenciado hace casi diez años.
El objetivo era conocer el patrón de expresión de los genes potenciales dial que estarían detrás de la biosíntesis de la rafinosis. En este proceso, los investigadores investigaron el patrón de expresión génica, y dos de ellos, rafinose y estaquiosis, otro oligosacárido difícil de digerir fueron identificados e inactivados. Estos genes tenían su expresión bloqueada a través de la adaptación de herramientas de edición de genes de los sistemas CRISPR.
Vianello considera que la técnica CRISPR es revolucionaria para la edición de genes. En el caso de características relacionadas con la calidad tecnológica y nutricional de los granos, la técnica surge como una herramienta importante para editar genes específicos y, con ello, realizar una mejora de precisión, abriendo nuevas perspectivas para el desarrollo de variedades más atractivas para los productores y consumidores, dice.
Generaciones de plantas editadas
Según el investigador, la siguiente etapa de este estudio, ya en marcha, es el avance de generaciones de plantas editadas con los genes de la ruta rafinose desactivada. Esto implica, en un ambiente controlado de invernadero, siembra de semillas, crecimiento de plantas, cosechación y replantación de semillas. La intención, como en todos los procesos de mejora genética, es hacer estable la heredabilidad de la nueva característica.
La generación T0 editada está produciendo semillas T1. Plantaremos la T1 y esperamos que la edición se transmita a la próxima generación. Sólo con el avance de las generaciones, de T1 a T2 y T2 a T3, tendremos las ediciones en homozygosity (que hace que el personaje editado con heredabilidad estable) y podamos evaluar el fenotipo de las plantas (conjunto de características resultantes de la interacción con el medio ambiente), además de probar cepas en diferentes lugares que pueden convertirse en una nueva variedad, “dice Vianello.
De las pruebas de fenotipado también se puede determinar cuán significativa fue la reducción de la presencia de contenido de rafinosa en el grano de frijol. Todo este trabajo puede llevar al lanzamiento de una variedad editada genéticamente durante un período de cinco a ocho años.
Esta investigación forma parte de un proyecto titulado: Desarrollo y aplicación de nuevas soluciones biotecnológicas en la mejora genética de los frijoles comunes, financiado por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), bajo la dirección del investigador de Embrapa Genetic Resources and Biotechnology Francisco Aragáo.
Sistema digestivo humano no digiere moléculas de la familia rafinoseLos frijoles son una fuente de aminoácidos, fibra y minerales importantes para la salud. A pesar de ello, el grano, al igual que otros alimentos, tiene factores antinutricionales, como el ácido fítico, los taninos y los carbohidratos tipo oligosacáridos, de los cuales forma parte la familia de la rafinasa. El sistema digestivo humano no produce las enzimas necesarias para digerir moléculas de la familia rafisosa. A pesar de ello, hay microorganismos en el tracto intestinal capaces de digerirlo, pero en este proceso, la fermentación puede resultar en la producción de dióxido de carbono, hidrógeno y metano, que son componentes causativos de flatulencia. Además de los frijoles, otros alimentos que también contienen rafisnas son lentejas, repollo, brócoli, espárragos, bruselas y granos enteros. Una de las alternativas más comunes para mejorar la digestión, en el caso de los frijoles, es lo que se puede hacer en casa: poner los granos empojar de un día a otro y cambiar el agua remojo. La investigación reduce factores antinutricionales como los rafisanos, ya que hubo la eliminación de genes en la planta que desencadenaron la ruta de producción de estos compuestos.
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Tijeras moleculares para cortar ADNLa ingeniería genética ha adquirido una nueva perspectiva de los sistemas basados en CRISPR. El proceso de edición del material genético se ha vuelto más ágil y preciso, abriendo posibilidades para la generación de nuevos productos, no sólo en los alimentos, sino también en los cultivares y bioinputaciones que pueden ayudar a combatir las plagas y enfermedades en el campo o hacer que las plantas sean más tolerantes con la veranico, por ejemplo. El conocimiento que permite utilizar los sistemas CRISPR, una especie de guía para la investigación actual, es el resultado de un trabajo publicado en 2012 por dos científicos: Emmanuelle Charpentier, del Instituto Max Planck para la Biología de las Infecciones, y Jennifer A. Doudna, bioquímica de la Universidad de California. Han lanzado una especie de forma paso a paso cómo aplicar técnicas basadas en CRISPR que funcionan como un “smower”, siendo posible cortar una parte específica del ADN, causando que la célula produzca ciertas moléculas. Debido a esto, Charpentier y Doudna ganaron el Premio Nobel de Química 2020. https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/95310397/edicao-genica-melhora-a-digestibilidade-do-feijao |
