Reduzir, remover e modificar: equipa de investigação "corta" cromossomas de trigo à medida
Estudo abre caminho para uma reprodução mais rápida
Uma equipa de investigação do Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigação de Plantas Cultivadas (IPK) conseguiu, pela primeira vez, reduzir especificamente ou mesmo remover completamente os cromossomas em plantas com genomas grandes, como o trigo. Para tal, os investigadores utilizaram tesouras de genes CRISPR/Cas para atingir secções repetitivas do ADN. Os resultados do estudo, que foram publicados hoje na revista científica "Plant Communications", podem acelerar significativamente os processos de melhoramento.
Embora a manipulação orientada de cromossomas inteiros já esteja estabelecida em organismos-modelo como a Arabidopsis thaliana, este tem sido um enorme desafio em culturas com genomas grandes, como o trigo. A equipa de investigação do IPK quis descobrir se os segmentos de ADN frequentemente repetidos, o chamado ADN satélite, são adequados como pontos de partida para a tesoura de genes CRISPR. A ideia subjacente era que o corte de muitas destas sequências idênticas ao mesmo tempo poderia afetar todo o cromossoma. A equipa utilizou um sistema baseado em vírus para transferir os componentes CRISPR para as plantas. Com esta abordagem, a equipa de investigação contornou os longos e tradicionais processos de transformação e permitiu alterações cromossómicas altamente eficientes.
O Dr. Jianyong Chen, o primeiro autor do estudo, explica: "A nossa investigação mostra, pela primeira vez, que os cromossomas podem ser eficientemente reduzidos em tamanho através da edição orientada do ADN satélite". Trata-se de um avanço significativo, uma vez que, anteriormente, essas alterações apenas ocorriam de forma aleatória. Podemos imaginá-lo como uma corda: Se a cortarmos em vários sítios ao mesmo tempo, ela torna-se instável e parte-se. É exatamente o que acontece aos cromossomas quando são feitos muitos cortes ao mesmo tempo.
Em alguns casos, o método levou mesmo à perda de cromossomas inteiros. "Se ocorrerem demasiadas quebras, a célula já não consegue reparar o cromossoma e este perde-se completamente", explica o Prof. Dr. Andreas Houben, chefe do grupo de trabalho do IPK "Estrutura e Função dos Cromossomas".
Por outro lado, os processos de reparação defeituosos também podem levar à formação de novas formas de cromossomas, os chamados isocromossomas. "Muitos cortes provocam a remontagem dos cromossomas. Isto pode resultar em estruturas completamente novas". O método, portanto, não só tem o potencial de destruir, mas também pode criar novas variantes genéticas. Estas novas variantes podem constituir a base para a criação de novas variedades de trigo com caraterísticas novas e desejadas.
O estudo mostra que o material genético das plantas pode ser alterado de uma forma muito mais direcionada do que se pensava anteriormente. O que é particularmente excitante é o facto de o ADN satélite - durante muito tempo considerado apenas como "lastro genético" - desempenhar um papel fundamental e de estas áreas serem excelentes "pontos de acoplamento" para as modernas ferramentas de melhoramento. Isto torna possível editar eficazmente a estrutura e o número de cromossomas de culturas com genomas enormes. Este é o método fundamental para transferir, no futuro, as caraterísticas desejadas dos parentes selvagens para o nosso trigo moderno", afirmam os cientistas do IPK.
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