La fusión somática , también llamada fusión de protoplastos , es un tipo de modificación genética en plantas mediante la cual dos especies distintas de plantas se fusionan para formar una nueva planta híbrida con las características de ambas, un híbrido somático . [1] Se han producido híbridos entre diferentes variedades de la misma especie (por ejemplo, entre plantas de patata sin flores y plantas de patata con flores) o entre dos especies diferentes (por ejemplo, entre trigo Triticum y centeno Secale para producir Triticale ).
Los usos de la fusión somática incluyen el desarrollo de plantas resistentes a enfermedades, como hacer que las plantas de papa sean resistentes a la enfermedad del enrollamiento de las hojas de la papa . [2] Mediante fusión somática, la planta de patata Solanum tuberosum , cuyo rendimiento se ve gravemente reducido por una enfermedad viral transmitida por el pulgón vector , se fusiona con la patata silvestre Solanum brevidens , que no contiene tubérculos y es resistente. a la enfermedad. El híbrido resultante tiene los cromosomas de ambas plantas y, por tanto, es similar a las plantas poliploides . La hibridación somática fue introducida por primera vez por Carlson et al. en Nicotiana glauca . [3]
El proceso de fusión somática ocurre en cuatro pasos: [4]
El procedimiento para plantas con semillas descrito anteriormente, la fusión de protoplastos de musgo se puede iniciar sin descarga eléctrica sino mediante el uso de polietilenglicol (PEG). Además, los protoplastos del musgo no necesitan fitohormonas para su regeneración y no forman callos . [5] En cambio, los protoplastos de musgo en regeneración se comportan como esporas de musgo en germinación . [6] Es de destacar que se pueden utilizar nitrato de sodio e iones de calcio a pH alto, aunque los resultados varían según el organismo. [7]
Se pueden fusionar células somáticas de diferentes tipos para obtener células híbridas. Las células híbridas son útiles de diversas formas, p. ej.,
El mapeo cromosómico mediante hibridación de células somáticas se basa esencialmente en la fusión de células somáticas humanas y de ratón . Generalmente, los fibrocitos o leucocitos humanos se fusionan con líneas celulares continuas de ratón .
Cuando se mezclan células humanas y de ratón (o células de dos especies de mamíferos cualesquiera o de la misma especie), se produce una fusión celular espontánea a un ritmo muy bajo (10-6). La fusión celular se mejora de 100 a 1000 veces mediante la adición de virus Sendai (parainfluenza) inactivado por luz ultravioleta o polietilenglicol (PEG).
Estos agentes se adhieren a las membranas plasmáticas de las células y alteran sus propiedades de tal forma que facilita su fusión. La fusión de dos células produce un heterocarión, es decir, una única célula híbrida con dos núcleos, uno de cada una de las células que se fusionan. Posteriormente, los dos núcleos también se fusionan para dar lugar a una célula híbrida con un solo núcleo.
A continuación se puede describir un esquema generalizado para la hibridación de células somáticas. Se seleccionan y mezclan células humanas y de ratón apropiadas en presencia de virus Sendai inactivado o PEG para promover la fusión celular. Después de un período de tiempo, las células (una mezcla de células humanas, de ratón y "híbridas") se siembran en placas en un medio selectivo , por ejemplo, medio HAT , que permite la multiplicación únicamente de células híbridas.
De este modo se aíslan varios clones (cada uno derivado de una única célula híbrida) de las células híbridas y se someten a análisis tanto citogenéticos como bioquímicos apropiados para la detección de enzima / proteína / rasgo bajo investigación. Ahora se intenta correlacionar la presencia y ausencia del rasgo con la presencia y ausencia de un cromosoma humano en los clones híbridos.
Si existe una correlación perfecta entre la presencia y ausencia de un cromosoma humano y la de un rasgo en los clones híbridos, se considera que el gen que gobierna el rasgo está ubicado en el cromosoma en cuestión.
El medio HAT es uno de los varios medios selectivos utilizados para la selección de células híbridas. Este medio se complementa con hipoxantina , aminopterina y timidina , de ahí el nombre de medio HAT. El antimetabolito aminopterina bloquea la biosíntesis celular de purinas y pirimidinas a partir de azúcares simples y aminoácidos . Sin embargo, las células humanas y de ratón normales aún pueden multiplicarse, ya que pueden utilizar la hipoxantina y la timidina presentes en el medio a través de una vía de recuperación , que normalmente recicla las purinas y pirimidinas producidas a partir de la degradación de los ácidos nucleicos . La hipoxantina se convierte en guanina mediante la enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferasa (HGPRT), mientras que la timidina se fosforila mediante la timidina quinasa (TK); Tanto HGPRT como TK son enzimas de la vía de rescate. En un medio HAT, sólo aquellas células que tienen activas las enzimas HGPRT (HGPRT+) y TK (TK+) pueden proliferar, mientras que aquellas deficientes en estas enzimas (HGPRr- y/o TK-) no pueden dividirse (ya que no pueden producir purinas y pirimidinas). debido a la aminopterina presente en el medio HAT). Para utilizar el medio HAT como agente selectivo, las células humanas utilizadas para la fusión deben tener deficiencias de la enzima HGPRT o TK, mientras que las células de ratón deben tener deficiencias de la otra enzima de este par. Por lo tanto, se pueden fusionar células humanas deficientes en HGPRT (designadas como TK+ HGPRr-) con células de ratón deficientes en TK (indicadas como TK-HGPRT+). Sus productos de fusión (células híbridas) serán TK+ (debido al gen humano ) y HGPRT+ (debido al gen de ratón) y se multiplicarán en el medio HAT, mientras que las células humanas y de ratón no podrán hacerlo. De manera similar se pueden planificar experimentos con otros medios selectivos.
Nota: La tabla sólo enumera algunos ejemplos, hay muchos más cruces. Las posibilidades de esta tecnología son grandes; sin embargo, no todas las especies se colocan fácilmente en cultivo de protoplastos.
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