Un minicromosoma es una pequeña estructura similar a la cromatina que se asemeja a un cromosoma y que consta de centrómeros , telómeros y orígenes de replicación [1] pero poco material genético adicional. [2] [ ¿ fuente autopublicada? ] Se replican de forma autónoma en la célula durante la división celular . [3] Los minicromosomas pueden crearse mediante procesos naturales como aberraciones cromosómicas o mediante ingeniería genética . [1]
Los minicromosomas pueden ser fragmentos de ADN lineales o circulares . [3] Al minimizar la cantidad de información genética innecesaria en el cromosoma e incluir los componentes básicos necesarios para la replicación del ADN (centrómero, telómeros y secuencias de replicación), los biólogos moleculares pretenden construir una plataforma cromosómica que pueda utilizarse para insertar o presentar nuevos genes en una célula huésped . [3]
La producción de minicromosomas mediante técnicas de ingeniería genética implica dos métodos principales: el de novo (de abajo hacia arriba) y el de arriba hacia abajo. [1]
Las partes constituyentes mínimas de un cromosoma (centrómero, telómeros y secuencias de replicación de ADN) se ensamblan [4] mediante técnicas de clonación molecular para construir el contenido cromosómico deseado in vitro . A continuación, el contenido deseado del minicromosoma debe transformarse en un huésped que sea capaz de ensamblar los componentes (normalmente células de levadura o de mamíferos [5] ) en un cromosoma funcional. Este enfoque se ha intentado para la introducción de minicromosomas en el maíz con la posibilidad de ingeniería genética, pero el éxito ha sido limitado y cuestionable. [6] En general, el enfoque de novo es más difícil que el método de arriba hacia abajo debido a problemas de incompatibilidad de especies y la naturaleza heterocromática de las regiones centroméricas. [5]
Este método utiliza el mecanismo de truncamiento cromosómico mediado por telómeros (TMCT). Este proceso es la generación de truncamiento mediante la transformación selectiva de secuencias teloméricas en un genoma huésped. Esta inserción provoca la generación de más secuencias teloméricas y el truncamiento final. [3] El cromosoma truncado recién sintetizado puede luego ser alterado mediante la inserción de nuevos genes para los rasgos deseados. El enfoque de arriba hacia abajo generalmente se considera como el medio más plausible de generar cromosomas extranumerarios para el uso de ingeniería genética de plantas. En particular, es útil porque se ha demostrado su estabilidad durante la división celular. [7] La limitación de este enfoque es que requiere mucha mano de obra.
A diferencia de los métodos tradicionales de ingeniería genética, los minicromosomas se pueden utilizar para transferir y expresar múltiples conjuntos de genes en un paquete de cromosomas diseñado. [8] Los métodos tradicionales que implican la inserción de genes nuevos en secuencias existentes pueden provocar la alteración de genes endógenos [1] y, por lo tanto, afectar negativamente a la célula huésped. Además, con los métodos tradicionales de inserción de genes, los científicos han tenido menos capacidad para controlar dónde se ubican los genes recién insertados en los cromosomas de la célula huésped, [9] lo que dificulta predecir la herencia de múltiples genes de generación en generación. La tecnología de minicromosomas permite el apilamiento de genes uno al lado del otro en el mismo cromosoma, lo que reduce la probabilidad de segregación de rasgos nuevos.
En 2006, los científicos demostraron el uso exitoso del truncamiento de telómeros en plantas de maíz para producir minicromosomas que podrían utilizarse como plataforma para insertar genes en el genoma de la planta. [10] En las plantas, la secuencia de telómeros se conserva, lo que implica que esta estrategia puede utilizarse para construir con éxito minicromosomas adicionales en otras especies de plantas. [1]
En 2007, los científicos informaron haber logrado ensamblar minicromosomas in vitro utilizando el método de novo . [6]
Se está estudiando activamente el uso de minicromosomas como medio para generar características más deseables en los cultivos. Entre las principales ventajas se encuentra la capacidad de introducir información genética que es altamente compatible con el genoma del huésped, lo que elimina el riesgo de alterar diversos procesos importantes, como la división celular y la expresión genética. Con un desarrollo continuo, el uso futuro de minicromosomas puede tener un enorme impacto en la productividad de los principales cultivos. [11]
También se han insertado con éxito minicromosomas en células de levadura y animales. Estos minicromosomas se construyeron utilizando el método de novo . [3]