Diccionario

Siglas del inglés. En español, repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas. Son familias de secuencias o locus de ADN que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases y están presentes en arqueas y bacterias. Estas secuencias contienen fragmentos de ADN de elementos genéticos móviles, como virus y plásmidos, que han invadido a la célula y son utilizados para detectar y destruir el ADN invasor en nuevos ataques de elementos similares, por lo que juegan un papel clave en los sistemas de defensa celulares. Actualmente forman parte de la tecnología conocida como CRISPR/Cas9 que, de forma específica y muy efectiva, permite modificar los genes dentro de los organismos vivos al alterar secuencias genéticas para modificarlos o tratar enfermedades genéticas. Esta innovadora herramienta puede ser ajustada para reconocer y cortar y pegar secuencias cortas de ADN, lo que la ha convertido en la técnica de edición genética más eficiente desde la década de 2010. Actualmente, CRISPR/Cas12, y variantes cómo Cas12a, puede cortar el ADN en lugares más específicos que Cas9, de manera más precisa y con menos efectos secundarios no deseados y puede ser utilizado en una gran variedad de organismos y sistemas biológicos para investigación genética, desarrollo de terapias génicas, mejora de genética de cultivos agrícolas y en la lucha contra enfermedades.

Generada a partir del descubrimiento de la existencia de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas encontradas por Francis Mújica (Universidad Miguel Hernández de Elche, Alicante) en 1993, que se producen en el genoma de ciertas bacterias, y que actúa como un mecanismo inmunitario frente a los virus. Las bacterias que sobreviven al ataque viral conservan la información de este agresor. Cuando el virus vuelve a intentar infectar, la bacteria identifica los genes indeseables gracias a la información ya almacenada y esta memoria le permite destruir el virus. La tecnología ofrece la capacidad de modificar o corregir directamente los cambios asociados a la enfermedad subyacente en el genoma, y tiene un gran potencial en agricultura, medicina o medioambiente. Con la tecnología CRISPR se puede reemplazar el ADN erróneo por ADN correcto, que no suponga enfermedad. La caspasa-9 es una enzima (endonucleasa) clave en la transducción y ejecución de la señal apoptótica inducida por una diversidad de estímulos, asociada a CRISPR, conocida por actuar como “tijera molecular”, que corta y edita, o corrige, en una célula, el ADN asociado a una enfermedad. Un ARN guía dirige las tijeras moleculares Cas9 al lugar exacto de la mutación. Una vez que Casp9 hacen un corte en el ADN, los mecanismos celulares adicionales y el ADN añadido de forma exógena utilizarán la maquinaria de la propia célula y otros elementos para reparar específicamente el ADN. Actualmente, CRISPR/Cas12 y sus variantes, versión más reciente y versátil del sistema, relacionada con la respuesta al estrés del retículo endoplásmico, ofrece más ventajas.

Técnica de amplificación molecular isotérmica muy sensible, específica y selectiva, que se basa en la utilización de tres proteínas: una recombinasa, una proteína de unión a ADN monocatenario (proteína SSB, o single-stranded DNA-binding protein) y una ADN polimerasa con actividad de desplazamiento de hebra (strand displacement). La recombinasa forma un complejo nucleoproteico con el cebador en presencia de ATP y de un agente concentrador, como polietilenglicol; este complejo se une a la secuencia de ADN homóloga al cebador y favorece la desnaturalización local del ADN. Las regiones de cadena única se estabilizan mediante unión de la proteína SSB y, al disociarse la recombinasa del ADN, la ADN polimerasa se une al extremo 3’ del cebador e inicia la síntesis de ADN en presencia de dNTPs. La repetición cíclica de este proceso da lugar a una amplificación exponencial del ADN a una temperatura de 37–42 °C, sin requerir ciclos térmicos como la PCR. La técnica es robusta, pues puede amplificar con una preparación mínima de la muestra y permite utilizar extractos crudos, brutos o muy poco procesados. Permite producir una cantidad detectable de ADN amplificado en unos 20 minutos y partiendo de 1–10 copias del ADN diana. Se ha utilizado para amplificar ARN, ARNmi, ADN monocatenario (ssDNA) y ADN bicatenario (dsDNA) de una amplia variedad de organismos y muy distintas muestras. Se utiliza en detección de agentes fitopatógenos, genómica y biotecnología. Esta técnica, para detección del oomiceto Phytophthora pini, se ha combinado con un sistema de detección visual mediante un dispositivo de flujo lateral, lo que permite identificar la presencia del patógeno de forma sencilla. Combinado con CRISPR-Cas12a, conocida por su capacidad de edición genética y detección de secuencias específicas de ADN, permite la detección precisa, con alta sensibilidad, de secuencias diana.

Molécula de dos piezas que se une a la enzima endonucleasa Cas9 y permite identificar una secuencia de ADN complementaria. Compuesto por CRISPR RNA (ARNcr) y CRISPR RNA transactivador (ARNtracr). Cas9 usa la porción de ARNtracr de la guía como asa, mientras que la secuencia espaciadora de ARNcr dirige el complejo a una secuencia de ADN coincidente.

Tecnología que permite el corte de genes para hacer modificaciones, ya sea suprimiendo un fragmento o insertando algún otro elemento. A partir de 2010 la diseminación de la técnica basada en la utilización de endonucleasas de origen microbiano (CRISPR/Cas9 y Cas12) ha redefinido radicalmente el panorama. Dicho cambio se debe a cuatro características fundamentales de esta tecnología: i) la especificidad o capacidad de inducir las modificaciones en puntos concretos elegidos como diana del genoma; esta característica le confiere además una muy baja incidencia de efectos secundarios indeseados; ii) la eficiencia o facilidad en la producción y el elevado porcentaje final de secuencias modificadas genéticamente en un lugar concreto; iii) la accesibilidad ya que es una técnica relativamente simple de aplicar, siempre que se disponga de un mínimo de conocimientos sobre manipulación genética, y que no requiere una inversión importante en cuanto a infraestructura para llevarla a cabo. Además, las herramientas moleculares requeridas están disponibles comercialmente a un precio asequible; y iv) la versatilidad, puesto que el conocimiento de las bases moleculares de esta tecnología ha hecho que muy rápidamente se obtengan variantes que permiten ejercer un mayor control de la técnica y adaptarla a los requerimientos e intereses del investigador. Se espera que sea clave para la obtención de variedades resistentes a los principales patógenos, de hecho, ya se han desarrollado plantas de arroz resistentes frente a Xanthomonas oryzae pv. oryzae, de cacao frente a Phytophthora, de cereales resistentes a mildiu, de cítricos frente a Xanthomonas citri pv. citri, de patatas o papas resistentes al virus Y (Potato virus Y-PVY), entre otros, o con incrementos significativos en la tolerancia a estreses como sequía, altas temperaturas, salinidad, etc. Esta tecnología no implica transgenia pues hace posible la mejora de variedades vegetales sin la introducción de elementos foráneos.

Técnica utilizada para generar mutaciones puntuales, inserciones o deleciones en una cadena de ADN. La generación de mutaciones puntuales requiere sintetizar un fragmento corto de ADN, el cebador, que contenga la mutación. El cebador debe hibridar con la molécula simple, unicatenaria, de ADN que contenga el gen de interés. Mediante una ADN polimerasa, se elonga la cadena (el fragmento unicatenario más el cebador) incorporando la mutación al ADN y formando una molécula de ADN completa bicatenaria. Dicha doble cadena de ADN puede ser introducida en una célula huésped y clonarla, tras lo que se pueden escoger los mutantes de interés. Para la generación de inserciones y deleciones, a menudo se utilizan fragmentos de DNA clonado que se intercambian con el genoma mediante un proceso de intercambio de marcadores (marker-exchange) o que simplemente se integran (Campbell integration), generando la mutación. Existen muchas otras metodologías para la generación de mutaciones dirigidas, tanto en procariotas como en eucariotas; un ejemplo de mutagénesis dirigida en eucariotas de amplia utilización es la tecnología CRISPR-Cas.

Vesículas esféricas de lípidos ionizables, cargadas a pH ácido pero con carga neutra a pH fisiológico, que sirven como sistemas de liberación que forman estructuras nanométricas (50–200 nm) capaces de encapsular, proteger y servir de vehículo pasivo a biomoléculas como los ácidos nucleicos, proteínas o compuestos bioactivos. Las nanopartículas facilitan la entrada intracelular y la liberación dirigida de su carga pasiva. Se consideran herramientas emergentes con potencial en Fitopatología para: i) la entrega de ARN de interferencia o CRISPR/pegRNA en células vegetales o patógenos concretos, con el fin de inducir resistencia o modificar genomas sin necesidad de transgénesis estable; ii) la liberación controlada de agentes bioactivos, especialmente de péptidos antimicrobianos, inductores de defensa, compuestos antifúngicos o antibacterianos; y iii) el desarrollo de sistemas de diagnóstico rápido mediante sondas moleculares, basadas en principios físico-químicos y biotecnológicos que permiten la detección sensible y específica de patógenos, genes de interés o biomarcadores, al combinar la especificidad molecular de las sondas nucleotídicas con la estabilidad y capacidad de entrada intracelular y liberación de las nanopartículas lipídicas.

Término que incluye técnicas de edición génica que no impliquen transgenia, para desarrollar nuevas variedades o mejorar las existentes con el fin de lograr mayor tolerancia o resistencia frente a estreses abióticos o plagas en sentido amplio. Se creó un grupo de trabajo de expertos de la Comisión Europea (CE) en nuevas tecnologías genómicas para evaluar si las nuevas técnicas aplicadas a la fitogenética o a la modificación de otros organismos constituyen una modificación genética, y para valorar si los organismos resultantes entran dentro del ámbito de la normativa europea sobre organismos modificados genéticamente (OMG). El grupo identificó nueve técnicas nuevas: la nucleasa de dedo de zinc (zinc-finger nucleases, ZFN), la mutagenesis dirigida por oligonucleótidos (oligo-directed mutagenesis, ODM), la metilación de ADN dependiente de ARN, el injerto con patrón modificado genéticamente, la agroinfiltración, la genética inversa, la genómica sintética, la intragénesis y la cisgénesis. Este grupo de trabajo ha propuesto que los vegetales generados por mutagénesis dirigida y cisgénesis se consideren diferentes de las plantas transgénicas, lo que deberá ser aprobado por el Parlamento Europeo. En el ámbito de la Sanidad Vegetal, supondría la aceptación de las técnicas de edición genética, como CRISPR/Cas9, que se está aplicando para editar y modificar genes de susceptibilidad y controlar la infección, o para conferir una mayor tolerancia al frío, la sequía, la salinidad u otros estreses abióticos. Los primeros productos así obtenidos están en el mercado de los países donde no se requiere una aprobación regulatoria para su cultivo.

Secuencias homólogas en diferentes especies que derivan de un ancestro común mediante eventos de especiación; el concepto de ortología se aplica tanto a genes como a proteínas. Normalmente, aunque no siempre, los ortólogos mantienen la misma función en distintos organismos. En Fitopatología y mejora de la resistencia tienen interés principalmente para: i) la identificación de genes de resistencia conservados y efectivos contra un patógeno, ya que se puede buscar su ortólogo en otras especies vegetales, como los genes RPS2 y sus ortólogos que confieren resistencia a ciertas bacterias como Pseudomonas syringae; ii) estudio de la evolución de la resistencia vegetal, ya que el análisis de genes ortólogos permite entender cómo las plantas han evolucionado hacia mecanismos de defensa comunes; iii) el desarrollo de estrategias de control de enfermedades, ya que mediante edición genética (como CRISPR y técnicas derivadas), se pueden introducir ortólogos de genes resistentes en especies susceptibles; iv) en mejora asistida por marcadores, los ortólogos de genes de resistencia en cultivos modelo pueden servir como marcadores para seleccionar variedades resistentes en programas de mejora genética; v) mediante transferencia genética se pueden transferir ortólogos funcionales de genes de resistencia de una especie a otra mediante ingeniería genética, así por ejemplo la transferencia de genes de resistencia de Arabidopsis a plantas de tomate o tomatera (Solanum lycopersicum) para mejorar la resistencia a patógenos; y vi) el descubrimiento de nuevos genes candidatos, ya que si se conoce un gen funcional en una especie modelo, sus ortólogos en especies cultivadas, pueden ser buenos candidatos para estudios funcionales. Así el gen RPM1 de Arabidopsis confiere resistencia frente a especies de bacterias del género Pseudomonas, por lo que se investiga la funcionalidad de genes ortólogos en otras brasicáceas, como col o brócoli, para conferir resistencia a este u otros patógenos sin necesidad de introducir genes exógenos en estas plantas.

La tecnología de edición de genes CRISPR/Cas9 hace posible la mejora de variedades vegetales sin la introducción de elementos foráneos. La edición de genes en plantas a menudo requiere una etapa inicial de transformación genética para introducir los elementos del sistema (ARN guía, ARNsg y proteína Cas9) y su posterior eliminación en la siguiente generación. Esto supone una limitación en especies para las que no se han desarrollado protocolos eficientes de transformación genética o con largos tiempos de generación, como algunas plantas leñosas. Actualmente, se están desarrollado métodos alternativos que no requieren transformación estable, mediante el uso de protoplastos o embriones inmaduros. También se han desarrollado sistemas de edición compuestos únicamente por proteínas o complejos ARN-proteína que permiten editar el genoma sin el uso de ADN recombinante. La tecnología CRISPR/Cas9 y Cas12 y sus variantes se está utilizando para generar plantas resistentes a estreses tanto abióticos como bióticos.

Hallazgo o descubrimiento valioso que se produce de manera accidental o casual, cuando se aplican métodos científicos adecuados y se analiza por personal experto; por ejemplo, el descubrimiento casual de la penicilina, de la cepa K84 para el biocontrol de los tumores bacterianos de distintas especies, la aparición y aislamiento de fagos líticos útiles en identificación o biocontrol en placas de aislamiento de bacterias, o del sistema CRISPR, entre otros muchos.

Modificación genética de una planta receptora con un gen o genes de otra planta donante, con la que es sexualmente compatible. Las plantas producidas por cisgénesis pueden albergar uno o más cisgenes, pero no contienen ningún transgén. La denominación fue propuesta por los biotecnólogos para describir la modificación genética de un organismo receptor de un gen, que proviene de otro organismo sexualmente compatible. Esta técnica de biotecnología molecular se aplica en agricultura y selvicultura para la reproducción y mejora de plantas, y difiere de la transgénesis en la medida que no se hacen modificaciones o inserciones de genes entre organismos no sexualmente compatibles. La posible desregulación de la cisgénesis ha sido muy bien recibida por la comunidad científica y el sector de la producción agraria de la UE.