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Los investigadores de RIKEN han introducido de contrabando con éxito material genético en células vegetales que producen energía, lo que hace posible engañar a las plantas para que produzcan compuestos útiles para la industria.
Una imagen simulada de un nanotubo de carbono (cilindro gris) recubierto con tres moléculas peptídicas (verde, naranja y azul). Los investigadores de RIKEN han utilizado estos nanotubos de carbono recubiertos de péptidos para transportar material genético a las mitocondrias de las plantas. Crédito de la foto: SSY Law et al.
La capacidad de modificar la genética de las plantas para aumentar la producción de alimentos será fundamental para alimentar al mundo, ya que se espera que el planeta albergue alrededor de 10 000 millones de personas para 2050.
También se prevé que las plantas se conviertan en biofábricas, produciendo productos químicos útiles, como medicamentos y combustibles.
Se pueden manipular para producir otras cosas además de alimentos, como: B. diversos productos químicos, productos farmacéuticos y proteínas recombinantes. 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.
Simon Law, Centro de Ciencias de Recursos Sostenibles, RIKEN
Importar material genético a células vegetales es un método de «reprogramación»; Sin embargo, esto es difícil porque la gruesa pared celular inhibe muchas biomoléculas.
Los nanotubos de carbono, tubos enrollados de grafeno de unos pocos nanómetros de diámetro, son lo suficientemente delgados como para penetrar las paredes celulares. Sin embargo, una vez que los nanotubos de carbono están en la célula vegetal, tienen una capacidad limitada para dirigirse a las mitocondrias, un orgánulo vital responsable de la producción de energía y la formación y descomposición de varios compuestos.
Ley comentó: «Hacer que el material atraviese la pared celular, la membrana celular y luego las membranas mitocondriales es difícil, y anteriormente no se había logrado con gran eficiencia.”
Ahora, Law, Keiji Numata, también del CSRS, y otros investigadores han utilizado nanotubos de carbono para transportar eficientemente fragmentos de ADN a las mitocondrias de las plantas.
Lo hicieron cubriendo primero los nanotubos de carbono con una capa de polímero que permitía la conjugación de péptidos, cadenas cortas de aminoácidos. Con la ayuda de péptidos, los nanotubos de carbono pudieron atacar las mitocondrias de manera específica.
Al conjugar los péptidos con nanotubos de carbono, los investigadores mejoraron la eficiencia de la transferencia de ADN a la mitocondria en 30 veces, en comparación con intentos anteriores con péptidos.
Cuando realicé el experimento por primera vez, dudé de los resultados porque parecían demasiado altos para ser razonables. Pero me volví más seguro después de repetirlo varias veces y obtener resultados similares.‘ Ley explicó.
Los investigadores utilizaron el enfoque para importar un gen que acelera el crecimiento de las plantas, lo que demuestra la eficacia del método. Otras posibles aplicaciones incluyen acelerar los procesos de reproducción y modificar las vías metabólicas para producir compuestos de valor comercial.
También debería ser posible apuntar a diferentes orgánulos en células vegetales manipulando los péptidos que recubren los nanotubos.
Referencia de la revista:
cierto, SSY, et al. (2022) Híbridos de nanotubos de carbono recubiertos con polímeros con péptidos funcionales para la administración de genes en las mitocondrias de las plantas. comunicación de la naturaleza. doi:10.1038/s41467-022-30185-y.
Fuente: https://www.riken.jp/en/
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