Científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) han desarrollado una tecnología de biosensor que permite la visualización y el seguimiento en tiempo real de la actividad del ácido ribonucleico (ARN) dentro de las células vegetales vivas. Este innovador método combina una técnica de empalme molecular con una proteína marcadora fluorescente.
Este nuevo enfoque permite a los investigadores detectar y monitorear los cambios en el ARN y la expresión génica en tiempo real. Proporciona una herramienta valiosa para mejorar los cultivos bioenergéticos y alimentarios e identificar modificaciones no deseadas de plantas, patógenos y plagas. El ARN, una molécula de señalización, traduce el código del ADN en componentes funcionales como las proteínas, que son cruciales para el crecimiento de las plantas y la respuesta al estrés.
El biosensor desarrollado por ORNL monitorea continuamente los niveles de ARN en plantas vivas, reemplazando el método tradicional de recolección, procesamiento y análisis de tejidos. Según Xiaohan Yang, líder del proyecto en ORNL, el biosensor ofrece "información en tiempo real sobre cómo las células se reprograman a nivel molecular en condiciones ambientales cambiantes como la sequía o la enfermedad".
El biosensor funciona dividiendo una ribozima, una molécula de ARN que cataliza el empalme del ARN, en dos partes inactivas. Estas partes se unen luego a secuencias de ARN guía que se unen a un objetivo de ARN específico dentro de la célula vegetal. Cuando el ARN guía encuentra su objetivo, las piezas de la ribozima se vuelven a unir, activando una proteína reportera que produce fluorescencia visible. Esta fluorescencia indica la ubicación y abundancia del ARN. La funcionalidad del biosensor se demostró detectando un virus que infecta una planta de tabaco y revelando la actividad génica en *Arabidopsis*. El sistema puede detectar la actividad génica desde células individuales hasta el nivel de tejido en toda la planta, incluidas hojas, raíces, flores y tallos.
Paul Abraham, coautor y gerente del Área de Enfoque de Ciencia de Diseño e Ingeniería de Ecosistemas Seguros (SEED SFA) del DOE, señaló la utilidad del biosensor para observar cuándo y dónde una planta comienza a reprogramarse en respuesta a condiciones como la sequía. Jerry Tuskan, coautor y director del Centro de Innovación en Bioenergía del DOE, agregó que la versatilidad del biosensor se extiende desde la genómica funcional mejorada hasta aplicaciones prácticas como el cribado del rendimiento de las plantas para la detección temprana de patógenos u otras respuestas al estrés.
El trabajo de ORNL tiene como objetivo fomentar las innovaciones para combustibles, productos químicos y materiales nacionales, asequibles y de base biológica, basándose en su historia de investigación biológica y genética. Paul Langan, director asociado del laboratorio, destacó que el descubrimiento del ARN mensajero se originó con biólogos y químicos de ORNL en la década de 1950. El proyecto recibió el apoyo del SEED SFA y el Centro de Innovación en Bioenergía, con financiación del programa de Investigación Biológica y Ambiental de la Oficina de Ciencia del DOE.