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(Noticias de Nanowerk) Los biólogos de RIKEN han encontrado una forma efectiva de introducir material genético en los generadores de energía de las células vegetales, abriendo la posibilidad de persuadir a las plantas para que produzcan compuestos comercialmente útiles (comunicación de la naturaleza«Híbridos de nanotubos de carbono recubiertos de polímero con péptidos funcionales para la entrega de genes en las mitocondrias de las plantas»).
Dado que se prevé que la población mundial llegue a casi 10 000 millones de personas en 2050, la capacidad de jugar con la genética de las plantas para aumentar la producción de alimentos será fundamental para alimentar al mundo.
También se espera que las plantas se conviertan en biofábricas para la producción de productos químicos útiles como medicamentos y combustibles. «Se pueden diseñar para producir otras cosas además de alimentos, como B. varios productos químicos, productos farmacéuticos y proteínas recombinantes”, dice Simon Law del Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles (CSRS). «El hecho de que se puedan hacer muchas cosas diferentes a partir de las plantas es lo que hace que la biotecnología sea un área tan prometedora».
Una forma de «reprogramar» las plantas es importar material genético a sus células, pero esto es un desafío debido a que la gruesa pared celular bloquea muchas biomoléculas.
Los nanotubos de carbono, tubos enrollados de grafeno de unos pocos nanómetros de diámetro, son lo suficientemente delgados como para deslizarse a través de la pared celular. Pero una vez dentro de la célula vegetal, los nanotubos de carbono no son muy efectivos para atacar las mitocondrias, un orgánulo clave responsable de la producción de energía y la producción y descomposición de varios compuestos.
«Enviar material a través de la pared celular, la membrana celular y luego pasar las membranas mitocondriales es difícil y no ha sido posible anteriormente con una alta eficiencia», señala Law.
Ahora Law, Keiji Numata, también de CSRS, y sus colaboradores han utilizado nanotubos de carbono para entregar fragmentos de ADN en las mitocondrias de las plantas con alta eficiencia. Lo lograron recubriendo primero los nanotubos de carbono con una capa de polímero que permitía la conjugación de cadenas cortas de aminoácidos conocidas como péptidos (Fig. 1). Los péptidos permitieron que los nanotubos de carbono se dirigieran a las mitocondrias.
Al conjugar los péptidos con nanotubos de carbono, el equipo aumentó la eficiencia de la entrega de ADN en las mitocondrias en 30 veces en comparación con los intentos anteriores que usaban solo péptidos.
«Cuando realicé el experimento por primera vez, dudaba de los resultados porque parecían demasiado altos para ser razonables», recuerda Law. «Pero adquirí más confianza después de repetirlo varias veces y obtener resultados similares».
Los investigadores demostraron la utilidad de su método usándolo para importar un gen que aumentó la tasa de crecimiento de las plantas. Otros usos potenciales incluyen acelerar los programas de reproducción y alterar las vías metabólicas para producir productos químicos comercialmente útiles. Además, al variar los péptidos aplicados a los nanotubos, debería ser posible apuntar a otros orgánulos en las células vegetales.
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