Los científicos del KIT Instituto de Tecnología de Karlsruhe detectaron un mecanismo importante en la evolución de los genomas de las plantas: utilizando Arabidopsis thaliana como organismo modelo, estudiaron la formación de secuencias de ADN repetidas en tándem y descubrieron que estas secuencias se forman si ambas cadenas de ADNse rompen a una distancia significativa entre sí. Para sus experimentos, los científicos utilizaron el sistema CRISPR / Cas, que funciona como un "par de tijeras moleculares". PNAS diario
La evolución del genoma se basa en mutaciones, es decir, modificaciones del material genético que se transmiten a las próximas generaciones. Esto incluye la duplicación de secuencias existentes en el ADN ácido desoxirribonucleico, que transporta la información genética. Por lo tanto, genomas más grandes conse puede formar más información genética durante la evolución. Dichas duplicaciones pueden ser causadas por varios mecanismos. Los genomas de plantas a menudo contienen secuencias de ADN más cortas que se duplican en tándem. Los científicos del Instituto Botánico II de KIT ahora descubrieron cómo se producen estas secuencias."Como sabemos, el ADN es una hélice bicatenaria. Nuestros resultados muestran que la reparación de roturas monocatenarias que se producen a una distancia significativa entre sí en las dos cadenas opuestas desempeña un papel importante en la generación de duplicados en los genomas de las plantas", Explica el profesor Holger Puchta, director del Instituto.
Los científicos aprendieron de sus estudios de un organismo modelo, Arabidopsis thaliana , que la reparación sincronizada de dos roturas de cadena única de este tipo condujo consistentemente no solo a eliminaciones, sino también a duplicaciones en tándem de secuencias más cortas cerca de las ubicaciones de rotura. De manera específica, los científicos introdujeron roturas de cadena sencilla espaciadas de manera diferente en diferentesregiones del genoma y luego analizaron los resultados de la reparación por secuenciación de ADN.
Para crear las roturas de un solo filamento exactamente en los lugares deseados, los científicos de Karlsruhe usaron nuevas "tijeras moleculares", una forma especial del sistema CRISPR / Cas. "Antes, solo podíamos trabajar con tijeras moleculares que cortaranambas cadenas al mismo tiempo, creando así una ruptura de doble cadena en el ADN. Con el sistema CRISPR / Cas modificado, ahora es posible por primera vez usar tijeras que solo cortan una sola cadena. Esto nos permite investigar endetalle cómo se reparan tales daños al ADN ", explica Puchta.
CRISPR / Cas designa un cierto segmento de ADN CRISPR - Repeticiones Palindrómicas Cortas Intercaladas Regularmente Intercaladas y una enzima Cas que reconoce este segmento y corta el ADN exactamente en esa ubicación. Con este método, los genes pueden eliminarse e insertarseo reemplazado fácilmente, de manera rápida y precisa.
Holger Puchta fue el primer científico en usar tijeras moleculares para plantas. Con esos estudios, demostró no solo que las tijeras se pueden usar como herramientas para modificaciones específicas del genoma, sino que también descubrió que las roturas de doble cadena pueden conducir amodificaciones importantes en genomas de plantas. En su nueva investigación, presentada en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de la revista de los Estados Unidos de América PNAS, los investigadores del Instituto Botánico II de KIT ahora también muestran que la presencia de múltiples roturas de cadena sencilla en el ADN puede introducir modificaciones en el genoma. Estas roturas de cadena sencilla a menudo ocurrennaturalmente en las plantas, sobre todo si están expuestas a la luz UV. "El mecanismo recientemente descubierto es, por lo tanto, de enorme importancia para comprender la evolución de los genomas de las plantas", dice Holger Puchta.
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Materiales proporcionado por Instituto Karlsruher für Technologie KIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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