La mutación resuelve un misterio de un siglo en la meiosis
8 de marzo de 2024
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por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
Un cribado genético de alto rendimiento de mutantes de la tasa de recombinación meiótica 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 la candidata a doctorado Heejin Kim del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), ha revelado el mecanismo molecular responsable de la interferencia de la recombinación durante la meiosis, un patrón biológico a nivel cromosómico.
Los hallazgos de esta investigación se publicaron el 20 de febrero en Nature Plants.
En organismos que se reproducen sexualmente, los individuos se asemejan 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 la meiosis, que genera células reproductivas como espermatozoides y óvulos en animales o polen y óvulos en plantas. A diferencia de la división celular somática, que duplica y divide el genoma de forma idéntica, la meiosis crea células reproductivas genéticamente diversas a través de un mecanismo conocido como recombinación.
La meiosis y la recombinación juegan roles fundamentales en la biodiversidad y tienen implicaciones significativas en la reproducción, donde ocurre la selección y cultivación de rasgos superiores en los cultivos.
Típicamente, la mayoría de las especies animales y vegetales exhiben un mínimo de una y un máximo de tres recombinaciones por par de cromosomas homólogos. La capacidad de controlar el número de estas recombinaciones podría llevar a cultivar cultivos con rasgos deseados específicos. Sin embargo, lograr dicho control ha sido desafiante debido al 'fenómeno de la interferencia de la recombinación'.
La interferencia de la recombinación, donde una recombinación inhibe la formación de otra recombinación cercana a lo largo del mismo cromosoma, fue identificada inicialmente por el genetista de moscas de la fruta Hermann J. Muller en 1916. A pesar de los persistentes esfuerzos de los investigadores en el pasado siglo desde su descubrimiento, solo recientemente los mecanismos subyacentes a la interferencia de la recombinación han empezado 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 recombinación en plantas de Arabidopsis. A través de un cribado genético, identificaron un mutante llamado hcr3 (alta tasa de recombinación 3) que presentaba una tasa de recombinación aumentada a nivel genómico.
Un análisis adicional reveló que las recombinaciones elevadas en hcr3 se atribuyeron a una mutación puntual en el gen J3, que codifica un co-chaperón relacionado con la proteína HSP40. Esta investigación demostró que una red que involucra a los co-chaperones HCR3/J3/HSP40 y la chaperona HSP70 controla la interferencia de la recombinación y la localización al facilitar la degradación de la proteína pro-recombinante, la ligasa de ubiquitina HEI10.
La aplicación de enfoques de cribado genético para descubrir la interferencia de la recombinación y la vía de inhibición abordó con éxito un enigma centenario en las ciencias biológicas.
El profesor de POSTECH Kyuha Choi 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 cultivo de nuevas variedades e identificación de variaciones naturales útiles responsables de rasgos deseables como la resistencia a enfermedades y estrés ambiental, mejora de la productividad y producción de alto valor.'
Información sobre la revista: Nature Plants
Información proporcionada por: Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
