Ingeniería de circuitos genéticos sintéticos para reprogramar el crecimiento de la raíz vegetal

Según un nuevo estudio, el control sintético sobre los patrones espaciales de expresión génica en los tejidos de la raíz vegetal se puede utilizar para "reprogramar" aspectos individuales de su crecimiento radicular. "En última instancia, los métodos para programar nuevos rasgos en las plantas serán cada vez más útiles a medida que crezcan los desafíos climáticos y se necesiten nuevas soluciones agrícolas", escriben los autores. La capacidad de diseñar circuitos genéticos que puedan modular los patrones de expresión génica e impulsar el desarrollo de rasgos específicos ha sido un objetivo de larga data de la biología sintética. En las plantas, por ejemplo, este enfoque podría utilizarse para alterar el crecimiento del sistema radicular de manera predecible e influir en la capacidad de las raíces para alcanzar los nutrientes esenciales del suelo y obtener agua durante períodos de sequía. Un enfoque hacia este objetivo es el uso de circuitos genéticos sintéticos: redes de genes modificados vinculados a través de la regulación transcripcional y postranscripcional. Si bien los circuitos de genes sintéticos se han implementado en varias líneas celulares procariotas y eucariotas, esta tecnología ha sido difícil de implementar en las plantas debido al tiempo requerido para producir líneas transgénicas y a la dificultad de ajustar la actividad del circuito en distintos tipos de células. Jennifer Brophy y sus colegas crearon una colección de reguladores transcripcionales sintéticos y utilizaron los elementos para controlar la expresión génica a través de los tejidos radiculares en la planta Arabidopsis. El estudio de Brophy et al. muestra que este enfoque podría usarse para reprogramar el desarrollo radicular de la planta y alterar de forma predecible la densidad radicular lateral, sin afectar a otros aspectos del crecimiento normal de la planta. "Las lecciones aprendidas por Brophy et al. son clave para el éxito futuro de la implementación y traducción de circuitos combinatorios no solo en plantas, sino más ampliamente en otros sistemas biológicos complejos", escriben Simon Alamos y Patrick Shih en un artículo de Perspective relacionado. "Este esfuerzo constituye un hito en la ingeniería genética de un organismo multicelular completo y completamente desarrollado y señala los desafíos que se avecinan".