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El complejo mayor de histocompatibilidad y las ranas leopardo

27 septiembre, 2011 DoctorGenoma Ciencia

Durante varias décadas, el hongo patógeno Batrachochytrium dendrobatidis, ha diezmado poblaciones de ranas. Sin embargo, algunas de esas poblaciones y ciertas especies han sido capaces de resistir la enfermedad mortal, llamada quitridiomicosis.
Investigadores han identificado un mecanismo genético en las ranas leopardo que hace que algunas ranas sean resistentes a Batrachochytrium dendrobatidis. Descubrieron que la variación en un gen asociado con la capacidad de la rana para identificar agentes patógenos e iniciar una respuesta inmune puede determinar si una rana es resistente a la enfermedad. También encontraron la evidencia de que una forma (variante) del gen, que da inmunidad a la quitridiomicosis, ha sido seleccionada «positivamente» en las generaciones más recientes.
Los resultados ofrecen la esperanza de que las ranas puedan adaptarse a la enfermedad, siempre y cuando sus hábitats estén protegidos y su población crezca lo suficiente como para diversificar su herencia genética.

En este estudio, Anne Savage (el autor principal de un artículo publicado 26 de septiembre en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), y que trabaja en el laboratorio de Kelly Zamudio, profesora de Cornell de Ecología y Biología evolutiva) pudo criar en el laboratorio ranas leopardo de cinco poblaciones distintas libres de enfermedad. A continuación, las poblaciones fueron infectadas con una cepa de Batrachochytrium dendrobatidis. Todas las ranas de tres de las poblaciones murieron. En los otros casos, siete ranas de cada una las dos poblaciones restantes sobrevivieron.
Ahora un poco de investigación en crudo: Savage analizó los genes del complejo mayor de histocompatibilidad, que codifican una molécula que se une a patógenos extraños e inicia una respuesta inmune en el huésped. En concreto, Savage secuenció los genes del complejo que controlan las regiones de unión de estas moléculas a los patógenos. Si la molécula y el hongo patógeno se unen, la rana sobrevive.
Se encontraron 33 alelos distintos (o distintas variantes de este gen del complejo), mostrándose una gran variabilidad. Casi todas las ranas que disponían las dos formas del gen (heterocigotos) sobrevivieron, mientras que casi la totalidad de las ranas con una sola forma (homocigotos) terminaron pereciendo. Dado que Batrachochytrium dendrobatidis tiene muchas proteínas que podrían ser reconocidas por las diferentes moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad, con más de una variante del gen pueden haber aumentado las posibilidades de supervivencia por la unión a los patógenos. Los investigadores también encontraron que una de las 33 variantes del gen, llamada alelo Q, se encontró sólo entre los supervivientes.
Curiosa y gran investigación utilizando una de las familias de genes más interesantes, aprovechándose de su carácter codominante, un tema muy presente y que tengo la suerte de tratar en mis estudios genéticos también.

Referencias: MHC genotypes associate with resistance to a frog-killing fungus (Anna E. Savage and Kelly R. Zamudio)
Imagen obtenida de lookfordiagnosis.com
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Análisis genético más completo de la uva

20 enero, 2011 DoctorGenoma Ciencia

La uva es uno de los cultivos frutales más demandados en estos momentos. Los estudios de mejora para perfeccionar las uvas son cruciales a la hora de ofrecer al agricultor una variedad que sea lo más resistente a enfermedades y estreses bióticos que existan.

Desde que se introdujo el cultivo de la uva en Oriente próximo hace unos 8000 años se han obtenido relativamente pocos cruzamientos entre variedades que permitan una mayor diversidad genética que ocasione una uva «más fuerte» ante problemas que perjudiquen su desarrollo. La vid es una planta perenne que necesita de unos 3 años para que esté madura para dar esas uvas que tanto nos gustan.
Como gran ayuda en la mejora de plantas, Vitis vitifera (nombre científico de la especie de la uva «domesticada») también ha sido utilizada para multitud de estudios mediante marcadores genéticos que permiten conocer más sobre los rasgos de interés de las variedades utilizadas en los cultivares dedicados al consumo humano. Esos marcadores genéticos estarán asociados a caracteres que tengan que ver con la resistencia o susceptibilidad hacia estreses tanto bióticos (imaginad una plaga de insectos) como abióticos (un ejemplo de ellos serían las sequías). Al conocer esos marcadores y la distribución entre las variedades, permite mejorar la producción de la uva.
En un estudio realizado en Estados Unidos y publicado este pasado 18 de Enero en PNAS, se estudiaron unas 950 muestras de uva mediante un chip de ADN que permite examinar unos 9000 patrones de variabilidad mediante el estudio de SNPs (Polimorfismos de un único nucleótido y de los que hemos hablado en varios artículos anteriormente). Gracias a esos microarrays, los científicos desarrollaron una tabla que describe el parentesco genético de docenas de las accesiones de uva que producen algunos de los vinos más populares del mundo, incluidas uvas como Reisling o Pinot noir que son de gran interés para la producción de vino.
Los resultados del estudio fueron muy curiosos. Desde siglos pasados cuando una uva presentaba un rasgo que las distinguía de otra supuesta variedad de uva y que era beneficioso para el agricultor, se propagaba de forma vegetativa y era asignado un nuevo nombre por ese agricultor. Hay unas 10000 denominaciones de este tipo en todo el mundo actualmente, pero varias de las variedades nombradas por esa mutación encontrada y nombrada como nueva por ello son identicamente genéticas a sus parentales. O, al menos, las pruebas genéticas no pueden distinguir entre los descendientes mutantes y los parentales usados para el cruzamiento.
Sean Myles, estudiante post doctoral en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, y sus colegas advierten que el 58% de las 950 accesiones de Vitis examinadas están tan relacionadas que parecen ser clones de una única accesión. De esta forma parece que no hay tanta variabilidad como parece, al menos desde el punto de vista genético. Habría que comparar el estudio con lo que observan los sumilleres al catar el vino.

Referencias: S Myles, A. R Boyko, C. L Owens, P. J Brown, F Grassi, M. K Aradhya, B Prins, A Reynolds, J.-M Chia, D Ware, C. D Bustamante, E. S Buckler.(2011) Genetic structure and domestication history of the grape. Proceedings of the National Academy of Sciences pp. 6

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Estudios sobre evolución de las plantas

29 marzo, 2010 DoctorGenoma Ciencia

Un estudio que aparece «on line» en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), revela 100 millones de años de evolución a través de un extenso análisis de genomas de plantas. Se dirige a uno de los momentos importantes en la evolución de la planta, cuando los antepasados de la mayoría de las plantas con flores del mundo se dividió en dos grupos principales.
Juntos, los dos grupos representan casi el 70 por ciento de todas las plantas con flores y se parte de un clado conocido como Pentapetalae, lo que significa cinco pétalos. Comprender cómo se relacionan estas plantas podría ayudar a comprender mejor a los ecólogos cuáles especies son más vulnerables a los factores ambientales, como el cambio climático.
Poco después de que los dos grupos se separasen, comenzó una explosión de nuevas especies que duró 5 millones de años. Este estudio muestra cómo las especies están relacionadas y arroja más luz sobre el surgimiento de plantas con flores, un fenómeno evolutivo descrito por Charles Darwin como un «misterio abominable».
Pentapetalae tiene una diversidad enorme y contiene casi todas las plantas con flores. Los dos grandes grupos de este gran conjunto fueron separados entre 111 millones y 98 millones de años y ahora representan más de 200.000 especies. Uno de estos grupos incluye el hibisco, robles, el algodón y rosas. El otro, incluye a la menta, azaleas, cerezos silvestres y girasoles.
Los primeros estudios fueron limitados por la tecnología ya que participan sólo cuatro o cinco genes. Esos estudios coincidían con los resultados encontrados en el nuevo estudio, pero «carecían de apoyo estadístico», dijo el co-autor del estudio Pam Soltis, profesor distinguido de la Florida y perteneciente al Museo de Historia Natural de la sistemática molecular y genética evolutiva.
El nuevo estudio analizó 86 secuencias completas del genoma de plastidios(también llamados plastos) de una amplia gama de especies de plantas. Plastidios son el componente celular de las plantas responsables de la fotosíntesis.
Análisis genéticos previos de Pentapetalae no desentrañan las relaciones entre las especies vivas, lo que sugiere que las plantas se separaron rápidamente hace más de 5 millones de años.
La secuenciación del genoma en plantas lleva más tiempo que en el caso de los animales ya que el ADN de los plastidios es aproximadamente 10 veces más grande que el ADN mitocondrial utilizados en el estudio de los genomas de animales. Pero las mejoras continuas en las tecnologías de secuenciación de ADN están permitiendo a los investigadores analizar grandes cantidades de datos más rápidamente (recordad todo lo que os he contado antes sobre secuenciadores y los next generation sequencing methods).
El estudio proporciona un marco importante para seguir investigando las relaciones evolutivas, proporcionando una imagen mucho más clara de la profunda divergencia que llevó a la división dentro de las plantas con flores, que dio lugar a la especiación de las dos ramas separadas.
Finalmente, los investigadores esperan cierta coincidencia entre estos estallidos de evolución con fenómenos geológicos y climáticos en la historia de la Tierra.
Bueno, espero que os haya gustado.

Fuente: PNAS

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