2005-03-24

    Planta precavida vale por dos

    El Nature de esta semana (gracias Ana por el toque) nos trae una bomba genética. Cito:
    Un principio fundamental de la genética mendeliana clásica es que la información alélica es heredada de manera estable de una generación a la siguiente, produciendo como resultado patrones de segregación de los diferentes alelos predecibles. Aunque se conocen varias excepciones a este principio, todas representan casos especiales que están mecanísticamente restringidos a un conjunto pequeño de genes específicos o tipos específicos de alelos. Aquí mostramos que plantas de Arabidopsis homozigotas recesivas para alelos mutantes del gen hothead5 pueden heredar información sobre la secuencia de DNA de alelos específicos que no estaban presentes en el genoma cromosómico de los parentales pero sí en generaciones anteriores. Este proceso no descrito hasta la fecha ocurre en todos los polimorfismos de secuencias de DNA examinados y por lo tanto parece ser un mecanismo general de herencia extra-genómica de información sobre la secuencia del DNA. Postulamos que estos eventos de restauración genética son el resultado de un proceso dirigido por patrón que utiliza un caché ancestral de secuencias de RNA.

    Genome-wide non-mendelian inheritance of extra-genomic information in Arabidopsis. Lolle, S. J., Victor, J. L., Young, J. M. & Pruitt, R. E. Nature 434, 505-509 (2005).
    Traducción (mía) del resumen del artículo citado.

    ¿Qué puede decirse de esto? Pues un montón de cosas:

    1. ¿Contaminación con semillas de otros cruzamientos? No parece probable: los autores han recogido las semillas directamente desde el fruto de la planta madre, que fue a su vez genotipada para comprobar que era homozigota recesiva.

    2. ¿Cruzamiento no controlado de plantas homozigotas mutantes con individuos de tipo silvestre? Dicen que no porque se produjeron por autocruzamiento y las plantas que revierten el genotipo aparecen heterozigotas para el alelo parental. Esto no termina de confirmar que no pudieran ser fecundadas por polen de plantas heterozigotas, pero el hecho de que sólo sean heterozigotas para el alelo revertido es una buena evidencia de retromutación.

    Figure 1 Reversion in hothead plants. Two parents (P) with different DNA sequence variants at several positions (colour-coded) in the genome are crossed. In subsequent generations (F1 and F2), plants are allowed to self-fertilize (indicated by a circled cross). In the F3 generation, there is reversion (asterisk) to a sequence originally present in the grandparent, but not in the immediate parent. This has been observed for several sites at surprisingly high frequency in the hothead mutant.

    Genetics: Hotheaded healer. D. Weigel and G. Jürgens Nature 434, 443 (2005)


    3. ¿Se debe la retromutación a, precisamente eso, una mayor tasa de retromutación? No. La retromutación no es un tipo específico (mecanísticamente hablando) de mutación, se produce aleatoriamente entre todas las mutaciones. Mayor retromutación de lo normal significaría que hay más mutación de la normal en ese locus, pero los autores no encuentran evidencia de otro tipo de mutaciones con frecuencias significativamente diferentes a lo esperable. Es algo específico.

    4. ¿Hay copias del alelo normal en otros sitios del genoma? No. Los análisis moleculares parecen ser conclusivos, en el DNA genómico no hay copias adicionales. Esto invalida la posibilidad de la acción de retrotransposones o mecanismos de reparación por sobrecruzamiento no homólogo.

    5. ¿Qué explicación queda? Pues que aparte del DNA genómico, exista un repositorio de información de secuencia que sea heredado. Los autores han sido capaces de determinar que esta herencia se produce via paterna, en los granos de polen.

    La especificidad del mecanismo, el tipo de herencia, vamos, todo, sugiere un mecanismo basado en una secuencia molde extra-genómica, por lo que los autores proponen RNA, aunque han sido incapaces de aislar molécula alguna. No sólo se hereda DNA por la línea germinal, sino que se heredan células enteras que pueden estar (y están) cargadas de proteínas, orgánulos y también de ácidos nucléicos no genómicos producidos en generaciones anteriores. Las primeras etapas del desarrollo embrionario son dependientes de la información heredada de esta manera ya que el núcleo es inactivo transcripcionalmente debido a la alta tasa de replicación del DNA que se requiere; estudios en C.elegans han demostrado que el efecto del silenciamiento de genes mediante dsRNA puede durar varias generaciones. Que se hereda RNA es pues un hecho, así que puede que sea RNA el material utilizado como 'backup'.

    De ser cierto, esto sería un descubrimiento portentoso que revolucionará la investigación genética, y hasta puede tener implicaciones evolutivas. Pero antes de lanzar demasiadas campanas al vuelo son necesarios muchos, muchísimos experimentos. Para empezar, replicar estos resultados de manera independiente. De confirmarse, examinar si esto afecta a otros genes o sólo al descrito aquí. Y por supuesto, encontrar cuál es el soporte para este proceso y cuál es el mecanismo. Y buscar casos similares en otros organismos, por supuesto, para saber cómo de genérico es este sistema.

    Nos mantendremos informados, eso seguro.

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Comentarios

1
De: Ana Fecha: 2005-03-24 15:54

Maxi, te seria posible subir el pdf a evolucionarios, porfa? No tengo ya acceso electronico a Nature )-: y me vas a ahorrar un viaje a la biblio. Gracias!



2
De: BioMaxi Fecha: 2005-03-24 16:49

Ana, como quieras, pero si en tu siguiente comentario rellenas el huequito para tu correo, sólo yo lo veré y te lo puedo mandar directamente. Tu mesma :)



3
De: mewt Fecha: 2005-03-24 17:11

Perdon si mi pregunta peca de ingenua (bio-ignorante que es uno) pero ahi va de todas formas...
De ser cierto que las caracteristicas geneticas del individuo no solo proceden de la herencia del DNA, no quedarían invalidadas muchas teorias que se apoyan en esta?
Quiero decir, que en todos (o en gran parte) de los estudios hechos anteriormente habria que ver si las conclusiones obtenidas dependen en efecto del DNA o si vienen de algun factor externo, no?
Si es asi, podeis alegraros, seguro que a los bichologos no os va a faltar trabajo en los proximos tiempos >:-P



4
De: Ana Fecha: 2005-03-24 17:19

Mira que soy despistada que ni habia visto que te podia poner mi direccion directamente. Es la nueva del trabajo. Gracias!



5
De: Ana Fecha: 2005-03-24 17:25

Como dice Maxi es cuestion de ver realmente si es que este fenomeno es repricable en manos de otros, primero, y si es que es solo especifico en plantas o tan solo para un grupito de genes (interesante de todos modos). De existir este sistema y por sus implicaciones creo que veremos mucho trabajo en el futuro en relacion a este cuestion, y creo que va a ser un area en la que no va a faltar algo de controversia. Asi pues, a esperar.

Tengo que decir que este tipo de descubrimientos son los que hacen que la monotonia del dia a dia en el laboratorio se lleve mejor, por lo menos para mi. Una ultima cosa, y es que no me puedo resistir, con este descubrimiento o sin el, trabajo en un futuro no nos va a faltar, lo que si nos hace falta es mas dinerito, como a todos.



6
De: BioMaxi Fecha: 2005-03-24 17:39

Mewt,
que las características genéticas no procedan del DNA no está probado. Lo que han probado es que el DNA puede ser corregido a partir de información almacenada en otro soporte.
El artículo, por cierto, no habla de ningún estímulo externo, o sea que de lo que se trataría es de un mecanismo nuevo de protección frente a mutaciones... a largo plazo.
Las implicaciones evolutivas (o al menos, las que yo veo) es que esto podría suponer un freno a la tasa de mutación (y por tanto tasa de evolución).
Pero como con todo nuevo mecanismo corrector de mutaciones, es el resultado de la evolución misma, así que es posible que nos encontremos sorpresas (del tipo protección especial para genes más vitales, o protección condicional...).
En cualquier caso, antes de hacernos demasiadas pajas mentales (sobre todo los lamarkistas y/o creacionistas, que están a la que salta con estas cosas), tener claro que estos datos son MUY raros, y que hay que ver hasta que punto sea universal este mecanismo, si es que existe en absoluto.

Pensé que te quedabas en Londres la semana santa.



7
De: BioMaxi Fecha: 2005-03-24 17:41

Vale, he visitado tu blog y ya veo que te dí una semana más de vacaciones, jeje.



8
De: Ana Fecha: 2005-03-24 20:57

Hola Maxi:

Bueno, habiendo leido el articulo, en mi primera pasada me pregunto y te pregunto. Puede este mecanismo explicar el famoso caso de las pulgas de agua aquellas que debatimos durante bastante tiempo. Parecia herencia lamarquiana en su dia, pero podria ser que las pulgas tuvieran un repertorio de alelo(s) extracromosomicos que permitieran la respuesta en presencia del depredador y que esta fuera expresada y mantenida en generaciones siguientes? Que te parece?



9
De: mewt Fecha: 2005-03-24 22:42

Ana: Je! si, dinerito nos hace falta a todos los que hacemos algo parecido a la investigación... si bien creo que para los bichologos, con esto del DNA, se dedica bastante mas dinero que para nosotros, los pobres artistas del numero :_(

Maxi: Pues no pudo ser... y mira que me habria gustado, pero la libra esta demasiado fuerte, el bolsillo de uno no tanto, y ademas aqui la semana de vacaciones es la que viene, no esta... Aun no tengo destino (a falta de que me confirmen alojamiento en Paris) pero se admiten sugerencias! :-D



10
De: BioMaxi Fecha: 2005-03-25 00:02

Ana, sigo apostando por mi modelo de herencia epigenética para aquello. Fenotipos condicionales (splicing alternativo, p.ej.) que se heredan via linea germinal (herencia de una variante de splicing, p.ej.). Hasta aquí, todo más o menos normal, no veo necesidad de invocar cambios en el genotipo, que es lo que sucede en el caso de este artículo.



11
De: Nfer Fecha: 2005-03-25 01:56

Mewt, no sé quienes son para vos los bichólogos, los hay de muchos tipos y distintos intereses.
Este tema puede que ayude a llenar muchos huecos: Una población que sufre presión, ¿puede cambiar por mecanismos no genéticos?
A lo que dice BM, no...pero a lo que dicen los que ven en los agroquímicos los cuatro jinetes del Apocalipsis en cada envase, si.
Y viceversa, algunas tibias voces tratan de hacerse oír (antes que este trabajo saliera a luz). Mientras, algunas empresas y muchos profesionales aprovechan la duda para hacerse de dinerillos.
Sobreviviré y volveré cuando digiera todo esto. (no teman, no será mañana ;)



12
De: Devil's Advocate Fecha: 2005-04-08 23:47

Primero, saludos a la los habituales del sitio, en especial al "blog master"; el mejor piropo que le puedo decir a la página, BioMaxi, es que la estoy recomendado a todo posible interesado.
Me he quedado acojonabizco al leer el resumen del artículo. Realmente sería un bombazo que existiera ese mecanismo de backup a largo plazo. Se me ocurren un par de comentarios a vuela pluma, a la espera de mejor oportunidad de amortizar la suscripción a Nature de mi universidad.

1) De escoger un posible candidato de soporte-backup, no escogería RNA, sino DNA. Supongo que los autores tendrán sus razones, pero el RNA es muchísimo menos estable, y por tanto inapropiado a priori para almacenar información a largo plazo. Si lo que han descartado es que no hay ninguna "copia de seguridad" en otro locus cromosómico (me viene a la mente el mecanismo por "casette" de cambio de sexo en levaduras de Saccharomyces cerevisae), pues aún quedaría por probar inexistencia de plásmidos, copias mitocondriales o plastidiales, etc... antes de pasar a considerar al RNA.

2) También me gustaría saber que tipo de mutación es la que están considerando: no es lo mismo que se trate de una delección puntual a una translocación, se me ocurre.

3) Por otra parte, si es cierto que la herencia viene por el polen, si no recuerdo mal las posibilidades no son muchas, pq como mucho cada grano tiene dos células. Así que no hay muchos sitios donde buscar esa copia extragenómica.

En fin, q le tengo ganas al artículo este. Buen fin de semana a todos.



13
De: Alejandra Fecha: 2005-05-19 21:43

Podrias enviarme el paper? No tengo acceso a nature y me parece muy interesante... Gracias...!!!



14
De: @m@m Fecha: 2006-01-23 17:11

las nastias son exclusivas de las hojas?



15
De: carol Fecha: 2010-07-03 22:30

guevas bobos estupidos



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