Los investigadores están interesados en modificar árboles genéticamente para una variedad de aplicaciones, desde biocombustibles hasta producción de papel. También quieren evitar las modificaciones con consecuencias no deseadas. Estas consecuencias pueden surgir cuando las modificaciones previstas de un gen dan como resultado cambios inesperados en otros genesUn nuevo modelo tiene como objetivo predecir estos cambios, ayudando a evitar consecuencias no deseadas y, con suerte, allanando el camino para una investigación más eficiente en los campos de modificación genética y silvicultura.
La investigación en cuestión se centra en la lignina, un material complejo que se encuentra en los árboles y que ayuda a darles su estructura. Es, en efecto, lo que hace que la madera se sienta como madera
"Ya sea que desee utilizar la madera como fuente de biocombustible o crear productos de pulpa y papel, existe el deseo de modificar la estructura química de la lignina manipulando genes específicos de lignina, lo que resulta en una lignina que es más fácil de descomponer"dice Cranos Williams, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en NC State. "Sin embargo, no desea realizar cambios en el genoma de un árbol que comprometan su capacidad de crecer o prosperar".
Los investigadores se centraron en un árbol llamado Populus trichocarpa que es un organismo modelo ampliamente utilizado, lo que significa que los científicos que estudian la genética y la biología de los árboles pasan mucho tiempo estudiando P. trichocarpa .
"Investigaciones anteriores generaron modelos que predicen cómo los cambios independientes en la expresión de genes de lignina afectaron las características de la lignina", dice Megan Matthews, primera autora del artículo, ex estudiante de doctorado en NC State y postdoctorado actual en la Universidadde Illinois ". Sin embargo, estos modelos no tienen en cuenta las influencias de regulación cruzada entre los genes. Por lo tanto, cuando modificamos un gen dirigido, los modelos existentes no predicen con precisión los cambios que vemos en la forma en que se expresan los genes no dirigidosNo capturar estos cambios en la expresión de genes no dirigidos obstaculiza nuestra capacidad de desarrollar estrategias precisas de modificación génica, aumentando la posibilidad de resultados no deseados en los rasgos de lignina y madera.
"Para abordar este desafío, desarrollamos un modelo que fue capaz de predecir los cambios directos e indirectos en todos los genes de lignina, capturando los efectos de múltiples tipos de regulación. Esto nos permite predecir cómo la expresión de la nolos genes específicos se ven afectados, así como la expresión de los genes específicos ", dice Matthews.
"Otro de los méritos clave de este trabajo, en comparación con otros modelos de regulación génica, es que los modelos anteriores solo veían cómo se ve afectado el ARN cuando se modifican los genes", dice Matthews. "Esos modelos asumen que las proteínas se verán afectadas ende la misma manera, pero ese no es siempre el caso. Nuestro modelo es capaz de capturar algunos de los cambios en las proteínas que no se ven en el ARN, o viceversa.
"Este modelo podría incorporarse en modelos más grandes y de múltiples escalas, proporcionando una herramienta computacional para explorar nuevos enfoques para modificar genéticamente especies de árboles para mejorar los rasgos de lignina para su uso en una variedad de sectores industriales"
En otras palabras, al cambiar un gen, los investigadores pueden desordenar accidentalmente las cosas con otros genes, creando árboles que no son lo que quieren. El nuevo modelo puede ayudar a los investigadores a descubrir cómo evitarlo.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Grant DBI-0922391 a Chiang y por una beca de posgrado del Consorcio Nacional de Ciencias Físicas de Matthews.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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