Diccionario

Es un complejo sistema de regulación que conduce a la supresión de la expresión génica a través de diversos mecanismos, que incluyen la modificación de nucleosomas, el silenciamiento por transposones o transgenes, la metilación de ADN o mecanismos dependientes de homología de secuencias. Se ha demostrado la ocurrencia de silenciamiento génico en muchos tipos de organismos, incluyendo a las bacterias. En plantas, el silenciamiento génico puede ser transcripcional o postranscripcional.

Técnica para el silenciamiento de genes de la planta mediante interferencia de ARN mediada por secuencias de pequeño tamaño de ARN (generalmente entre 20 y 32 nt). Constituye un avance en el campo que explora el uso de vectores virales para mejorar las características agronómicas de los cultivos, mediante el uso de un virus vegetal benigno o desarmado (virus modificado, al que se ha eliminado el material genético que causa la enfermedad, para convertirlo en vehículo que transporte la secuencia de ARN que se quiere introducir en un organismo). Así se transportan moléculas cortas de ARN a las plantas, desencadenando un proceso de interferencia por ARNi (RNAi) para silenciar genes de manera específica, impidiendo que la información de un gen se traduzca en una proteína. Este enfoque mejora la eficiencia en la reducción de la expresión de genes diana en las plantas y abre nuevas vías para la mejora de cultivos, incluida la de su resistencia a patógenos, la genómica funcional y la agricultura sostenible, basada en la tecnología de vectores virales. Esta tecnología se ha demostrado eficaz, en condiciones experimentales, para inducir la floración y acelerar el desarrollo de variedades mejoradas, modificar la arquitectura vegetal para facilitar la adaptación a la mecanización, mejorar la tolerancia a la sequía y producir metabolitos beneficiosos para la salud humana, entre otras aplicaciones con posibilidad de uso a escala industrial.

Término genérico que se utiliza para referirse a los efectos del silenciamiento inducido por secuencias homólogas de ADN o ARN, y que se lleva a cabo por modificaciones epigenéticas. Este fenómeno da lugar, por ejemplo, al silenciamiento de repeticiones en tándem, de alelos de un gen, o de un transgén cuando la célula ya posee secuencias homólogas al transgén.

Aproximación transgénica que se ha desarrollado para evaluar la función de los genes de agentes patógenos en las plantas. Esta tecnología representa un concepto innovador de tecnología del ARN interferente (ARNi) para el manejo eficiente de patógenos de plantas. Esta estrategia se emplea para silenciar uno o varios de los genes de patógenos importantes que son necesarios para el crecimiento, el desarrollo y la patogenicidad o los genes del huésped o anfitrión necesarios para la infección.

Técnica de aplicación tópica de ARN de doble cadena (ARNdc, ARNds o dsRNA) sobre material vegetal, dirigido contra genes del agente patógeno, con la finalidad de controlar enfermedades mediante el mecanismo de interferencia de ARN. Para paliar la rápida degradación del ARNdc pulverizado en el ambiente, debido a la acción de nucleasas, se han utilizado vesículas artificiales de lípidos catiónicos para encapsularlo ya que, además de protegerlo, mejoran su adherencia al material vegetal. También se ha utilizado ARNdc adsorbido en arcilla, con el mismo fin. Esta tecnología ha demostrado la efectividad de la protección contra el hongo Botrytis cinerea en material vegetal en campo y durante la poscosecha de uva, tomate, lechuga y pétalos de rosa. La tecnología se ha aplicado para el control de moscas blancas vectoras y supresión de la resistencia a insecticidas de Diaphorina citri, del vector de la enfermedad del huanglongbing (HLB) de los cítricos. Se ha demostrado también su utilidad protectora frente al hongo Fusarium graminearum y frente a distintos virus.

Mecanismo natural de defensa antiviral que es activado en presencia de ARN de doble cadena (ARNds), dando lugar a la degradación del ARN viral en un proceso dependiente de homología de secuencia entre el ARNds inductor y el ARN diana. Este descubrimiento ha abierto la posibilidad de desarrollar nuevas aproximaciones biotecnológicas para introducir inductores de esta respuesta de defensa en la planta y, de esta manera, interferir con la replicación, multiplicación y diseminación del agente infeccioso viral. Este mecanismo implicado en la regulación de la expresión génica también funciona como defensa antiviral en plantas. Es un sistema de regulación mediado por ARNs pequeños que causan la inhibición o supresión de moléculas de ácidos nucleicos a través de interacciones específicas. Este proceso está altamente conservado en organismos eucariotas, donde está presente en plantas, hongos y animales.

Aquel que se manifiesta en plantas de forma experimental cuando un ARN de doble cadena (ARNds) correspondiente a un gen endógeno es introducido en células, produciéndose una inhibición de la expresión fenotípica de ese gen diana de manera específica y altamente efectiva. El mecanismo está mediado principalmente por ARNsi y ARNmi. El mecanismo general se inicia con la síntesis de los pre-ARNsi y pre-ARNmi en el núcleo y su maduración. Debido a que la maquinaria celular responsable de este fenómeno está conservada evolutivamente en eucariotas, el método ha sido adaptado para el análisis genético en organismos tan diversos como plantas, nematodos, insectos y mamíferos.

Aquel que actúa antes de la transcripción. El más estudiado es la metilación del ADN, estimulada por una serie de enzimas como las proteínas Dicer, ADN metiltransferasas (DMTasas) y por la presencia de ciertos promotores que formarán conformaciones de ARN de doble cadena. A partir de esos promotores, las Dicer formarán fragmentos cortos de ARN de aproximadamente 21 nt, que serán útiles para unirse y ser reconocidos por DMTasas que se encargarán de metilar.

ARN pequeño inducido por la infección viral con carácter interferente de origen vírico. Comparte características similares con los ARN interferente pequeño (ARNsi) y los ARN micro (miARN) endógenos que median en el silenciamiento génico y, por tanto, son capaces de unirse a complejos efectores de silenciamiento y regular la expresión de genes con secuencias complementarias. En consecuencia, los ARNip o ARN interferente pequeño de origen vírico, dirigen el autosilenciamiento de los mismos ARN pequeños o sARN virales de los que proceden.

La infección viral en plantas induce la producción de pequeños sARNs de origen vírico (ARNsiv o vsiRNA). Estos ARNsiv comparten características similares con los pequeños ARN de silenciamiento ARNsi y los ARN micro (ARNmi o miRNA) endógenos que median en el silenciamiento génico y, por tanto, son capaces de unirse a complejos efectores de silenciamiento y regular la expresión de genes con secuencias complementarias. En consecuencia, los ARNsiv dirigen el denominado autosilenciamiento de los mismos ARNs virales de los que proceden.

En su definición original, es “el estudio de los cambios en la función génica que se heredan por mitosis o meiosis y que no implican cambios en la secuencia de ADN”. Actualmente, se cuestiona esta definición y se tiende a emplear el término en un sentido mucho más amplio, para incluir fenómenos transitorios y no heredables, aunque no se ha consensuado todavía una definición actualizada o más adecuada. En los agroecosistemas, los cambios epigenéticos pueden influir en la interacción de la planta con agentes patógenos y en su resistencia a las enfermedades y estreses abióticos. Estos cambios, inducidos por el ambiente o el propio agente patógeno, permiten a las plantas «recordar» sucesos pasados, como la exposición a un determinado agente patógeno, y ajustar su respuesta en el futuro para desarrollar una mayor resistencia o tolerancia. Los principales mecanismos epigenéticos identificados en plantas son: i) la metilación del ADN, ya que la adición de grupos metilo al ADN puede silenciar o desactivar genes y afectar la respuesta de la planta frente a agentes patógenos; ii) la modificación de histonas, alrededor de las cuales el ADN se enrolla. Su alteración puede implicar la accesibilidad de los genes y por lo tanto, activar o desactivar su expresión; iii) el silenciamiento génico mediado por pequeños ARNs; y iv) la remodelación de la cromatina. Las plantas pueden desarrollar una “memoria molecular” a través de mecanismos epigenéticos, permitiéndoles reconocer al patógeno y desarrollar una defensa más rápida y eficiente ante futuras infecciones del mismo patógeno o frente al estrés. Los procesos epigenéticos permiten a las plantas adaptarse a desafíos ambientales, incluyendo infecciones, y modificar la expresión de genes clave para la defensa sin necesidad de cambiar su propio ADN. Algunas investigaciones recientes sobre la mejora de la resistencia, en Fitopatología, se dirigen a modificar la expresión génica a través de estrategias epigenéticas para crear cultivos más resistentes y adaptables a diferentes enfermedades y estreses medioambientales.

Fragmentos o incluso genomas completos de virus que se han integrado permanentemente en el ADN de una especie no viral, como una planta, a lo largo de la evolución. Por lo tanto, se convierten en parte integrante de su propio genoma y consecuentemente se transmiten hereditariamente. Frecuentemente actúan como elementos genéticos móviles (EGM) o transposones, como los pararretrovirus endógenos (endogenous pararetroviruses, EPRVs) que codifican proteínas virales y pueden ser reactivados bajo ciertas condiciones de estrés, o secuencias relacionadas con virus de ARN que se silencian pero que pueden influir en la defensa de la planta, como los fragmentos de virus de mosaico del pepino (Cucumber mosaic virus, CMV) o del tabaco (Tobacco mosaic virus, TMV) que se detectan en el genoma de pepino o tabaco, respectivamente. Actualmente, se estudia su papel en el silenciamiento génico y la inmunidad de la planta. Así, se constata, cómo infecciones virales antiguas, han dejado “huellas, fantasmas o fósiles» genéticos que actualmente son parte constitutiva del ADN vegetal.

Para evadir, atenuar o escapar del efecto antiviral del silenciamiento, los virus han desarrollado diferentes estrategias, siendo la más extendida la capacidad de codificar, al menos, una proteína supresora del silenciamiento génico (supresor viral de silenciamiento de ARN). Algunos supresores son además proteínas esenciales para la replicación, el movimiento o la encapsidación del virus en la planta. Los supresores constituyen un claro ejemplo de convergencia evolutiva entre los virus, ya que son capaces de suprimir el silenciamiento génico a pesar de presentar una gran diversidad estructural, en secuencias y actividad.

Proteína supresora del silenciamiento génico, codificada por los virus como estrategia para anular sistemas de defensa de la planta frente a la infección viral. Estos supresores utilizan diferentes estrategias para bloquear el silenciamiento génico: i) inactivar las proteínas efectoras (AGO1 y AGO2) o bloquear su actividad; ii) interferir con la producción de ARNs de silenciamiento (ARNsi); iii) bloquear la señal de amplificación del silenciamiento génico; iv) afectar a la estabilidad de los pequeños ARNs (sRNAs); y v) inhibir la metilación del ADN dirigida por ARN (RdDM).

Proceso de eliminación de ARNm portadores de una mutación terminadora o de una mutación del marco de lectura, que derivan en la creación de codones de finalización precoz de la síntesis de una proteína. De no eliminarse estos ARNm, se producirían polipéptidos defectuosos (incompletos) al ser traducidos. Se trata de un fenómeno asociado a la ribointerferencia.

Proceso por el cual se añade un grupo metilo a una o más bases de una molécula de ácido nucleico, por medio de unas enzimas denominadas metiltransferasas de ADN. La metilación del ADN cumple muchas funciones, como por ejemplo poder distinguir el ADN recién sintetizado en bacterias (ya que solo una de las cadenas estará metilada), para procesos de reparación durante la replicación; protección frente a ADN foráneo (bacteriófagos, plásmidos, etc.), que no estará metilado con el mismo patrón que el ADN de la bacteria y podrá ser degradado por enzimas de restricción; y, en muchos eucariotas, fundamentalmente plantas y animales, la represión de la transcripción génica. Las citosinas junto a guaninas son las bases más frecuentemente metiladas. También, la metilación de citosinas da lugar con mucha frecuencia a mutaciones en el ADN por desaminación de la citosina.

Acrónimo del inglés.

Inhibición artificial de la expresión de genes mediante ARN interferente (ARNi). Las ventajas que ofrece su utilización en el control de enfermedades se basan en su gran especificidad, flexibilidad y velocidad. Además, es aplicable a una amplia variedad de organismos, y también permite silenciar al menos dos genes al mismo tiempo.