ENGLISHEn el marco de una investigación Fondecyt, el Dr. Bernardo Pollak está decidido a descubrir los mecanismos de replicación de los plastidios, que es un elemento clave en la flora para la fotosíntesis y la producción de su propio alimento
Bernardo Pollak comenzó la investigación Fondecyt (proyecto N°11190303) en el año 2019, con patrocinio del Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio), del cual es Investigador Adjunto. Este trabajo científico busca lograr la replicación extracromosomal de un ADN heterólogo en cloroplastos, es decir, introducir un ADN sintético en los cloroplastos y que este sea capaz de replicarse sin necesidad de integrarse en su genoma. Esto se está realizando en una microalga unicelular llamada Chlamydomonas reinhartii.
En la actualidad realizar estudios con cloroplastos sigue siendo un desafío. Para solucionar el problema el estudio de Pollak tiene como meta facilitar la ingeniería del cloroplasto utilizando nuevas técnicas de transformación que son más accesibles y costo – efectivas, explicó el investigador.
“La replicación del ADN en el cloroplasto sigue siendo un enigma hoy en día. Este proyecto tiene como objetivo establecer sistemas de replicación del ADN que sean independientes de la replicación del ADN del plastidio, con el fin de solucionar algunos de los problemas relacionados a la estabilidad y la homoplasmía, la necesidad de eliminar las copias antiguas del genoma después de un campo debido a la presión genética para perder el cambio en el cloroplasto”, comentó el investigador del iBio.
Esta investigación abrirá las puertas al desarrollo de biología sintética en cloroplastos —especialidad científica que puede diseñar o re-diseñar sistemas biológicos y otorgarles cualidades— en este caso, mejoradas o nuevas cualidades en los cloroplastos, particularmente para temas relacionados a la biología de la fotosíntesis, la fijación de carbono y la síntesis metabólica.
Con técnicas de bajo costo y de acceso abierto, el investigador iBio realiza la investigación trabajando con un alga verde, de fácil cultivo y económica, que se utiliza hace más de 60 años para estudiar el proceso de la fotosíntesis; los estudios más recientes tienen que ver con su uso para la generación de biocombustibles. Pese a lo anterior, existen sombras aún por iluminar, justamente lo que Pollak está desarrollando.
Específicamente el Dr. Pollak explica que trabajará sobre los cloroplastos que están presentes en la micro alga y que son clave en el proceso de fotosíntesis y la autotrofía, o la producción de su propio alimento. “El cloroplasto es una evolución de una endosimbiosis de una cianobacteria, donde se ha conservado parte de su genoma en las plantas”, recordó el especialista.
El trabajo, aunque se realiza en cloroplastos tiene un impacto para entender la biología de los plastidios, el organillo de precursor del cloroplasto. Los plastidios se dividen en tres grandes grupos, el más conocido siendo los cloropastos, los cromoplastos y los leucoplastos, estos últimos están presentes en células de vegetales que no se exponen a la luz, tal como las raíces. Los cromoplastos son los que proporcionan el color a las frutas y flores.
“Todavía no hay consenso sobre los mecanismos para la replicación del ADN de los plastidios, esto reduce la capacidad actual de realizar ingeniería de plastidios. Por esta razón, estamos trabajando en la identificación de los orígenes de replicación plastidial, que permiten la replicación del ADN extracromosómico en plastidios de Chlamydomonas reinhartii”, explicó el investigador.
El trabajo ya cuenta con logros importantes. Han logrado implementar técnicas de bajo costo para la transformación de plastidios mediante el uso de cavitación por bolitas de vidrio, el Dr. Pollak explica que es un método bastante más simple y costo –efectivo que otros procedimientos como la biobalística. “Además hemos desarrollado constructos de uLoop que permiten transformar cloroplastos que son capaces de integrarse al genoma plastidial. Estos constructos nos permiten ahora identificar elementos de regulación de la expresión génica para la siguiente fase del proyecto que consiste en identificar orígenes de replicación”, concluyó.
Para lograr la replicación del ADN extracromosómico, los expertos deben generar un set de herramientas que les permita a ellos detectar la presencia del ADN foráneo que no se integre al genoma plastidial. Una vez hecho ese primer paso, buscarán genes en otros organismos fotosintéticos.
