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El Centro de Investigación Príncipe Felipe participa en la búsqueda de los genes responsables de la tolerancia a tóxicos naturales

Redacción

El trabajo combina técnicas de genómica, transcriptómica, evolución y bioinformática


Valencia (28/30-5-11).- Científicos de la Unidad de Genómica Evolutiva del Centro de Investigación Príncipe Felipe, de la Universidad Pompeu Fabra y de la Universidad de Buenos Aires (Argentina) han puesto en marcha un estudio para descubrir qué vías genéticas son las responsables de la adaptación y tolerancia de un tipo de moscas a compuestos tóxicos naturales. Estos compuestos tóxicos pertenecen a la familia de los alcaloides, presentes en algunas plantas medicinales, tóxicas y alucinógenas, y de la cual forman parte sustancias como la nicotina, la cafeína, la morfina, la tropina, la cocaína, la mescalina o la heroína, entre otros ejemplos.

Bajo el título de “Genómica y transcriptómica de las rutas de detoxificación de Drosophila”, el proyecto se centra en el estudio de la resistencia a concentraciones de alcaloides en las especies Drosophila buzzatii y Drosophila koepferae, ambas emparentadas con la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster). Las dos especies escogidas se crían en hojas de cactus en descomposición con una alta concentración de compuestos alcaloides y soportan de manera diferente dichas concentraciones.

Estas moscas son un modelo clásico de experimentación en genética, por la facilidad que representa el estudio al poseer un reducido número de cromosomas y un breve ciclo de vida. Su aptitud se debe también a otras razones, como que un elevado porcentaje de los genes de enfermedades humanas conocidas tienen una contrapartida identificable en el genoma de las moscas de la fruta, y la mitad de las secuencias de proteínas de esta especie tiene homólogos en los mamíferos. Por todas estas razones se convierte en un modelo idóneo para la investigación, porque además se reproduce fácilmente, se pueden estudiar muchas generaciones en poco tiempo y se conoce el mapa completo de su genoma.

En el desarrollo del proyecto colaboran de forma conjunta la Unidad de Genómica Evolutiva del CIPF, la Unidad de Biología Evolutiva del Institut de Biología Evolutiva CSIS-UPF de la Universitat Pompeu Fabra y el grupo de investigación de Biología Evolutiva de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires.

El proyecto se centra en la capacidad que tienen estas moscas para tolerar diferencialmente dosis de tóxicos que serían letales para otras especies; y se propone precisar cuáles son los factores determinantes de dicha resistencia.

Como afirma Hernán Dopazo, investigador principal de la Unidad de Genómica Evolutiva del CIPF, “conocemos desde hace tiempo muchos genes que tienen que ver con la toxicidad, sin embargo necesitamos ir más allá y determinar a través de un experimento genómico todos los genes que se expresan para determinar esta señal específica y diferencial de detoxificación en ambas especies y en cepas seleccionadas artificialmente para resistir estas concentraciones de tóxicos”.

Para dilucidar las bases genéticas de la adaptación y tolerancia a compuestos tóxicos naturales, la investigación se llevará a cabo con líneas de Drosophila buzzati y D. koepferae que fueron separadas para que criaran sus larvas en dos ambientes tóxicos diferentes, uno de mayor toxicidad y otro de menor toxicidad. Como apunta Dopazo, “en estos ambientes intentamos estudiar in situ cuáles son los genes que se expresan para la tolerancia a la toxicidad, ya que nos resulta muy curioso que las larvas sobrevivan en estas condiciones”.

El procedimiento llevado a cabo se basa en caracterizar el transcriptoma (complemento genético total de genes expresados bajo unas condiciones dadas), y la variación genómica (los lamados SNPs o mutaciones en un solo gen) de estas especies. Estas variantes genéticas son analizadas para un máximo de 250 genes correspondientes a todas las rutas metabólicas de las poblaciones de Drosophila, y para ello se recurrirá a una avanzada tecnología de secuenciación del genoma.

Así, con estas líneas de Drosophila se están realizando experimentos de transcriptómica, que miden los cambios en la expresión de los genes y la variación genética de esos genes. “Esperamos encontrar los transcriptos y las variantes que están en la base de las diferencias entre aquellas que soportan tóxicos y las que se crían normalmente, y a partir de ahí diferenciar los genes y sus variantes”, explica Dopazo. La principal ventaja de esta tecnología es la facilidad para trabajar con la expresión de un genoma completo y la posibilidad de repetir el proceso en distintas muestras y controles de forma rápida.

Como detalla Dopazo, “estamos cuantificando la variación genética dentro de especies y entre especies de Drosophila, y a partir de ahí procederemos a analizar las tasas de evolución de los genes por métodos estadísticos, con el objetivo de descubrir las regiones afectadas por la selección natural, responsables de la respuesta adaptativa a los tóxicos”.

Las muestras procederán de la Universidad de Buenos Aires, el desarrollo de los experimentos de transcriptómica tendrá lugar en el Centro Nacional de Análisis Genómico, y el CIPF y la Universidad Pompeu Fabra desarrollarán los análisis bioinformáticos y estadísticos.


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