{"id":74444,"date":"2002-01-01T10:00:00","date_gmt":"2002-01-01T12:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2001\/12\/01\/la-ingenieria-genetica-contra-la-xylella\/"},"modified":"2015-07-21T14:00:39","modified_gmt":"2015-07-21T17:00:39","slug":"la-ingenieria-genetica-contra-la-xylella","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-ingenieria-genetica-contra-la-xylella\/","title":{"rendered":"La ingenier\u00eda gen\u00e9tica contra la Xylella"},"content":{"rendered":"
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EDUARDO ALVES \/ ESALQ-USP<\/span>Colonias de Xylella creciendo dentro de los vasos conductores de savia: su acci\u00f3n comienza a ser contenidaEDUARDO ALVES \/ ESALQ-USP<\/span><\/p><\/div>\n

La primera variedad de naranja dulce gen\u00e9ticamente modificada, que abre el camino para la producci\u00f3n de naranjos resistentes a las enfermedades, y una serie de bacterias mutantes, en las cuales fueron desactivados los genes considerados da\u00f1inos para las plantas, son algunas de las novedades del 1\u00ba Simposio Genoma Funcional de la\u00a0Xylella fastidiosa<\/em>, realizado entre los d\u00edas 10 y 13 de diciembre en Serra Negra. All\u00ed, los coordinadores de los 21 grupos de investigaci\u00f3n del proyecto Genoma Funcional, financiado por la FAPESP, anunciaron las estrategias de combate a la\u00a0Xylella fastidiosa<\/em>, la bacteria causante de la enfermedad conocida como plaga amarilla o veteado cloroso c\u00edtrico (CVC, sigla en portugu\u00e9s).<\/p>\n

Transmitida por un insecto – la cigarrita -, es una plaga que presenta s\u00edntomas m\u00e1s o menos graves, afecta a 65 millones de naranjos en el estado de S\u00e3o Paulo (un 36% del total) y transforma en improductivos a alrededor de seis millones de \u00e1rboles por a\u00f1o. Los objetivos de los investigadores son claros: son los genes que permiten que la\u00a0Xylella<\/em> desencadene la enfermedad (le confieren patogenicidad) o determinan la agresividad (virulencia) con la que la planta ser\u00e1 infectada.<\/p>\n

El trabajo, iniciado hace dos a\u00f1os, converge ahora en la b\u00fasqueda de mecanismos – tales como plantas o bacterias alteradas gen\u00e9ticamente – que bloqueen la acci\u00f3n de dichos genes da\u00f1inos, y permitan el desarrollo de insecticidas m\u00e1s eficientes para impedir que la cigarrita les transmita la bacteria a plantas sanas o que lleven al desarrollo de plantas resistentes, productoras de prote\u00ednas capaces de impedir a supervivencia de la\u00a0Xylella<\/em>.<\/p>\n

Se inicia de esta manera una nueva etapa en la lucha contra la bacteria causante de la plaga amarilla, una batalla que comenz\u00f3 en el a\u00f1o 2000, con el exitoso secuenciamiento de su genoma en el marco de un programa financiado por la FAPESP. M\u00e1s all\u00e1 de las t\u00e9cnicas actualmente en uso – control de los insectos transmisores y uso de plantines exentos de contaminaci\u00f3n, que al menos evitan la dispersi\u00f3n del problema entre plantas a\u00fan intactas -, ser\u00e1 posible contar con los recursos de la ingenier\u00eda gen\u00e9tica para construir bacterias o plantas modificadas gen\u00e9ticamente. Con ello se pretende bloquear el desarrollo de la plaga, que le ocasiona p\u00e9rdidas anuales a la citricultura paulista estimadas en 100 millones de d\u00f3lares.<\/p>\n

En el simposio de Serra Negra, ante un auditorio compuesto por unos 100 investigadores, Beatriz Mendes, del Centro de Energ\u00eda Nuclear en Agricultura (Cena), y Francisco Alves Mour\u00e3o Filho, de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq), ambos de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), presentaron la primera variedad de naranja dulce gen\u00e9ticamente modificada, obtenida a partirde un tejido adulto.<\/p>\n

Una conquista decisiva
\n<\/strong>En el a\u00f1o 2000, Mendes y Mour\u00e3o ya hab\u00edan obtenido una planta transg\u00e9nica a partir de tejido c\u00edtrico joven, es decir, obtenido inmediatamente despu\u00e9s de la germinaci\u00f3n de la semilla, pero no quedaron satisfechos con ese resultado: la planta puede demorar entre cinco y ocho a\u00f1os en dar frutos. Trabajaron durante un a\u00f1o y medio analizando los factores que influyen sobre las condiciones de crecimiento de la planta – como el medio de cultivo, el tiempo de incubaci\u00f3n y la temperatura. Finalmente, tuvieron \u00e9xito con el naranjo de la variedad Hamlin, a partir de su tejido adulto, que fructifica m\u00e1s r\u00e1pidamente: en alrededor de dos a\u00f1os.<\/p>\n

Es un logro que puede ser decisivo en la pr\u00f3xima etapa del proyecto, cuya conclusi\u00f3n est\u00e1 prevista para mediados de este a\u00f1o. “Cuando obtengamos un gen que le proporcione a la planta resistencia contra la bacteria, podremos producir plantas para pruebas de campo en unos dos a\u00f1os”, calcula Beatriz. Y otras investigaciones llegar\u00e1n a su madurez este a\u00f1o. En la l\u00ednea de frente de los resultados se encuentra Jo\u00e3o L\u00facio de Azevedo, coordinador del N\u00facleo Integrado de Biotecnolog\u00eda (NIB) de la Universidad de Mogi das Cruzes (UMC) y profesor titular jubilado de la Esalq.<\/p>\n

Azevedo desarrolla una\u00a0Xylella<\/em> mutante en la cual podr\u00e1 ser bloqueado el gen de la enzima endoglucanasa A, uno de los genes asociados a la producci\u00f3n de la goma fastidiana. La bacteria utiliza esa goma para adherirse al xilema, el sistema de vasos que transporta agua y sales minerales a trav\u00e9s de toda la planta.<\/p>\n

La goma fastidiana est\u00e1 relacionada tambi\u00e9n con la obstrucci\u00f3n del xilema y, en consecuencia, a la manifestaci\u00f3n de los s\u00edntomas de la enfermedad – manchas amarillentas – en las hojas del naranjo. Azevedo espera obtener durante 2002 los primeros resultados de la inoculaci\u00f3n de la bacteria modificada en la planta vincapervinca rosa (Catharantus roseus<\/em>), utilizada como modelo en este tipo de experimento, as\u00ed como en los c\u00edtricos. “Si funciona”, dice Azevedo, “podremos hacer extensiva esta t\u00e9cnica a las bacterias del g\u00e9nero\u00a0Xantomonas<\/em>, que atacan a los c\u00edtricos y a las hortalizas”.<\/p>\n

Para avanzar, no se cuenta tan solo con informaciones acerca de c\u00f3mo dicha bacteria provoca la enfermedad y la agresividad con la que la planta es infectada. Estos datos ya han sido profundizados con el conocimiento acumulado sobre el genoma de la\u00a0Xylella<\/em>, cuyo secuenciamiento cont\u00f3 con casi todos los investigadores que ahora participan en el proyecto Genoma Funcional. Tambi\u00e9n se ha avanzado bastante en el conocimiento de las prote\u00ednas producidas por la causante de la plaga amarilla – el Laboratorio de Qu\u00edmica de Prote\u00ednas del Instituto de Biolog\u00eda de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) ya ha identificado 130 prote\u00ednas – y, de una manera m\u00e1s amplia, en la epidemiolog\u00eda de la enfermedad.<\/p>\n

Experimentos llevados adelante principalmente en la Esalq muestran que, tanto la plaga amarilla cuanto la cigarrita, se propagan con mayor intensidad en las regiones m\u00e1s c\u00e1lidas del estado de S\u00e3o Paulo, en donde la escasez de agua es frecuente. De esta manera, en el \u00e1rea de los municipios de Barretos y Bebedouro, en el norte del estado, un 48% de los naranjos est\u00e1 infectado, mientras que en los alrededores de Limeira e Itapetininga, en el sur, \u00e9stos no superan el 17%, de acuerdo con un estudio realizado en el a\u00f1o 2001 por el Fondo de Defensa de la Citricultura (Fundecitrus), solventado por los agricultores.<\/p>\n

“Las etapas m\u00e1s importantes ya han sido transpuestas”, comenta Jesus Aparecido Ferro, de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Jaboticabal, uno de los coordinadores del Genoma Funcional: “Con certeza, el progreso ser\u00e1 m\u00e1s r\u00e1pido de ahora en adelante”. Y si depende de la bi\u00f3loga Patr\u00edcia Brant Monteiro, de la Fundecitrus, ser\u00e1 a\u00fan m\u00e1s r\u00e1pido: Monteiro produjo colonias de bacterias mutantes estables para 12 genes que regulan, entre otras cosas, la patogenicidad y la producci\u00f3n de toxinas para la planta o de polisac\u00e1ridos (az\u00facares) que destruir\u00e1n al xilema.<\/p>\n

Tanto Patr\u00edcia como Azevedo trabajan en la t\u00e9cnica de la interrupci\u00f3n de genes. La “lectura” del gen determina la producci\u00f3n de prote\u00ednas espec\u00edficas. Al colocar un tramo de ADN en el medio de un gen, dicha lectura se ve perturbada, y de ese modo, dicho gen es “desconectado”. La bacteria que resulta de esta modificaci\u00f3n es una mutante, puesto que carga el gen alterado en su material gen\u00e9tico.<\/p>\n

Patricia fue pionera en la construcci\u00f3n de una\u00a0Xylella<\/em> mutante, resistente a la incorporaci\u00f3n de material gen\u00e9tico ex\u00f3tico – proveniente de otros organismos – a su genoma. La investigadora super\u00f3 el problema al utilizar como vector un pl\u00e1smido (segmento de ADN circular) desarrollado en laboratorio, que conten\u00eda un peque\u00f1o tramo de material gen\u00e9tico de la propia bacteria. Este trabajo abri\u00f3 el camino para otros grupos. Las investigadoras de la USP Marilis Marques, del Instituto de Ciencias Biom\u00e9dicas, y Suely Gomes, del Instituto de Qu\u00edmica, tambi\u00e9n tuvieron \u00e9xito en la producci\u00f3n de bacterias mutantes.<\/p>\n

Utilizando una estrategia diferente, desarrollaron un pl\u00e1smido que permiti\u00f3 la incorporaci\u00f3n de ADN ex\u00f3tico al genoma de la\u00a0Xylella<\/em>. Marilis y Sueli desarrollaron colonias de\u00a0Xylella<\/em> que tienen el gen gspD alterado. Dicho gen es responsable por la producci\u00f3n de una prote\u00edna que forma canales en la pared de la bacteria, por donde son secretadas las enzimas que destruyen los vasos del xilema.<\/p>\n

Recientemente, en pruebas realizadas utilizando material radiactivo para la marcaci\u00f3n de genes, se comprob\u00f3 que una de cada ocho colonias de bacterias mutantes mantiene incorporado el tramo de ADN alterado, aun despu\u00e9s de diez ciclos reproductivos. “Comenzamos a dominar la t\u00e9cnica de transformaci\u00f3n de la\u00a0Xylella<\/em>, y esto es importante para determinar la funci\u00f3n de cada gen en la enfermedad”, revela Marilis. Ahora, la investigadora pretende producir bacterias mutantes utilizando transposones (pedazos de ADN que cambian de lugar en el cromosoma) como vectores, en lugar de usar pl\u00e1smidos. La ventaja de esta t\u00e9cnica consistir\u00eda en obtener, a partir del uso de un \u00fanico tipo de vector, varias colonias de bacterias transformadas, cada una con un gen diferente desconectado.<\/p>\n

Investigaciones integradas
\n<\/strong>El dominio de la t\u00e9cnica de producci\u00f3n de mutantes fue igualmente esencial para el grupo coordinado en Piracicaba por S\u00e9rgio Pascholati, de la Esalq. Pascholati trabaj\u00f3 en la identificaci\u00f3n de genes que codifican exoenzimas – prote\u00ednas que la bacteria produce y sirven para obtener nutrientes y colonizar a la planta. Vali\u00e9ndose de las informaciones del genoma de la\u00a0Xylella<\/em>, identific\u00f3 ocho posibles exoenzimas y, en testes de laboratorio, caracteriz\u00f3 tres de ellas: son tres celulasas, enzimas que digieren celulosa y la transforman en glucosa, una mol\u00e9cula esencial para que cualquier organismo obtenga energ\u00eda. La pr\u00f3xima etapa consistir\u00e1 en desarrollar bacterias con genes alterados que impidan la producci\u00f3n de esas prote\u00ednas.<\/p>\n

Otro gen que los investigadores de Piracicaba pretenden desconectar es el Xf1940, productor de la enzima metionina sulf\u00f3xido reductasa. Esta enzima participa en el mecanismo de adhesi\u00f3n de la bacteria a la pared del xilema y a otras bacterias, para formar colonias, seg\u00fan el modelo desarrollado por Breno Leite, del equipo de Pascholati. La metionina tambi\u00e9n estar\u00eda relacionada con la fijaci\u00f3n de la\u00a0Xylella<\/em> al aparato bucal de la cigarrita. Los investigadores conf\u00edan en que podr\u00e1n llegar a un mecanismo de control de la enfermedad bloqueando la acci\u00f3n de ese gen.<\/p>\n

Pascholati trabaja en conjunto con especialistas del Fundecitrus, ligados tambi\u00e9n al equipo de Azevedo y al NIB de Mogi das Cruzes, que interact\u00faa tambi\u00e9n con la Esalq y el Instituto Agron\u00f3mico de Campinas (IAC). No se pretende llegar a una estrategia unificada para detener los estragos provocados por la plaga amarilla en la citricultura paulista. El propio equipo de Azevedo, m\u00e1s all\u00e1 de bloquear genes, trabaja en otra forma de control de la plaga: por medio de microorganismos endof\u00edticos, bacterias que conviven con la\u00a0Xylella<\/em> en los naranjos, pero que no provocan la enfermedad en la planta.<\/p>\n

Su grupo identific\u00f3 nueve g\u00e9neros de bacterias endof\u00edticas de c\u00edtricos. Entre ellas est\u00e1 la\u00a0Pantoea agglomerans<\/em>, en la cual los investigadores ya han logrado introducir un gen que produce xantanasa. Esta enzima impide la formaci\u00f3n de la goma xantana, producida por las bacterias del g\u00e9nero\u00a0Xantomonas<\/em> y similar a la goma fastidiana.<\/p>\n

Objetivos seleccionados
\n<\/strong>“Tenemos que chequear todas las posibilidades”, dice el coordinador Ferro, de la Unesp: “No sabemos cu\u00e1l de ellas servir\u00e1”. Patr\u00edcia pretende hacer pruebas con los mutantes en plantas durante este a\u00f1o, pero sabe que a\u00fan hay incertidumbre: “Ser\u00e1 una suerte si conseguimos una\u00a0Xylella<\/em> no patog\u00e9nica, pues las mitad de los genes de los organismos en general codifican prote\u00ednas de funciones a\u00fan desconocidas”.<\/p>\n

Para que el combate contra la plaga sea eficiente, los cient\u00edficos tuvieron que crear instrumentos que ayuden a determinar los mejores objetivos. Entre ellos est\u00e1 el microarreglo (microarray<\/em>), tambi\u00e9n llamado “biochip<\/em>“, una l\u00e1mina de microscopio en donde son depositados los genes de la bacteria. El biochip<\/em> indica, de una sola vez, cu\u00e1les son los genes – entre todos los del genoma – m\u00e1s activos en determinada situaci\u00f3n.<\/p>\n

Fue el grupo de Regina de Oliveira, del NIB de Mogi das Cruzes, que concluy\u00f3 la tercera versi\u00f3n del biochip<\/em> de la\u00a0Xylella<\/em>, con cerca de 2.500 genes – un 93% de los cerca de 2.700 que componen el material gen\u00e9tico de la bacteria. “Es como si sac\u00e1ramos una fotograf\u00eda de la expresi\u00f3n g\u00e9nica de la c\u00e9lula en determinado momento”, explica Luiz Nunes, del NIB. Nunes ya ha identificado un conjunto de genes que la bacteria acciona, por ejemplo, como respuesta al estr\u00e9s oxidativo – que se produce cuando es atacada por formas reactivas de ox\u00edgeno, como el per\u00f3xido de ox\u00edgeno, liberadas por el sistema de defensa de la planta hospedadora.<\/p>\n

Regina y Nunes trabajan en cooperaci\u00f3n con S\u00edlvio Lopes, de la Unidad de Biotecnolog\u00eda de la Universidad de Ribeir\u00e3o Preto(Unaerp), que estudia laactividad de los genes de cepas de laXylella<\/em> que infectan a diferentes plantas. “Ya hemos identificado varios genes que creemos que est\u00e1n relacionados a la patogenicidad de la bacteria y a su especificidad con relaci\u00f3n al hospedador”, dice Nunes.<\/p>\n

Marcos Ant\u00f4nio Machado, del Centro de Citricultura del IAC, utiliz\u00f3 el biochip<\/em> para comparar la expresi\u00f3n g\u00e9nica de la bacteria en dos situaciones de crecimiento: la de aislamiento primario, inmediatamente despu\u00e9s de retirada de la planta, y la de los cultivos sucesivos, despu\u00e9s de 25 ciclos de reproducci\u00f3n en laboratorio. En el primer estado, la\u00a0Xylella<\/em> se desarrolla lentamente en cultivo artificial, pero cuando es inoculada, coloniza a la planta r\u00e1pidamente. En el segundo caso, ocurre lo contrario.<\/p>\n

Banco de prote\u00ednas
\n<\/strong>La comparaci\u00f3n entre ambas situaciones ha mostrado que algunos genes, vinculados a la capacidad de adhesi\u00f3n, se tornan menos activos cuando la\u00a0Xylella<\/em> es cultivada fuera de la planta. “Estos resultados comprueban que la capacidad de colonizaci\u00f3n est\u00e1 asociada a la de agregaci\u00f3n”, dice Machado. “Tal vez podamos desarrollar alguna forma de reducir la acci\u00f3n de esos genes”. Para determinar cu\u00e1les son los genes m\u00e1s activos en la bacteria en una determinada situaci\u00f3n, los especialistas del Laboratorio de Qu\u00edmica de Prote\u00ednas del Instituto de Biolog\u00eda de la Unicamp adoptaron un abordaje diferente. En vez de analizar los genes directamente, observan el resultado final: las prote\u00ednas.<\/p>\n

En cuatro meses, este grupo de Campinas, \u00fanico en estudiar el Proteoma (el conjunto de las prote\u00ednas) de la\u00a0Xylella<\/em>, coordinado por Jos\u00e9 Camillo Novello, identific\u00f3 130 prote\u00ednas producidas por la bacteria. Las principales est\u00e1n asociadas a los procesos de adhesi\u00f3n y agregaci\u00f3n, a la captaci\u00f3n y al almacenamiento de hierro y a la eliminaci\u00f3n de toxinas. Tambi\u00e9n fueron encontradas prote\u00ednas de membrana, que act\u00faan en la captaci\u00f3n de nutrientes. Al final de la actual etapa del Genoma Funcional, prevista para su t\u00e9rmino a mediados de este a\u00f1o, el equipo de la Unicamp espera formar un banco de datos con entre 250 y 300 prote\u00ednas caracterizadas.<\/p>\n

Medio de cultivo
\n<\/strong>El encuentro de Serra Negra signific\u00f3 tambi\u00e9n la superaci\u00f3n de una de las etapas m\u00e1s complicadas del Genoma Funcional: el desarrollo de un medio de cultivo definido, en el cual se conocen todos los nutrientes – vitaminas, minerales, hidrocarburos y amino\u00e1cidos – necesarios para el crecimiento de la bacteria. Al cabo de dos a\u00f1os de trabajo, las investigadoras Eliana de Macedo Lemos y L\u00facia Carareto Alves, de la Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias de la Unesp de Jaboticabal, produjeron un medio de cultivo m\u00ednimo, que tiene como \u00fanica fuente de nitr\u00f3geno al \u00e1cido asp\u00e1rtico (C4H7NO4).<\/p>\n

“El estudio de las v\u00edas metab\u00f3licas demostr\u00f3 que la bacteria puede crecer en un medio relativamente sencillo, en condiciones muy similares a las del xilema”, dice Eliana. La determinaci\u00f3n del medio de cultivo constituye una importante herramienta para aqu\u00e9llos que trabajan con fisiolog\u00eda o gen\u00e9tica de la\u00a0Xylella<\/em>, pues permite conocer genes expresados en determinadas condiciones y sirve de auxilio para la selecci\u00f3n de formas mutantes de la bacteria. Y la\u00a0Xylella<\/em> que se cuide.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigaciones definen nuevas estrategias en el combate a la plaga de las naranjas","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[105],"class_list":["post-74444","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74444","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=74444"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74444\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=74444"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=74444"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=74444"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=74444"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}