Ingeniería Genética

Japón: El genoma de algas ito-mozuku | Okinawa Institute of Science and Technology

14 de Marzo – 2019 – Foto OIST

A lo largo de la costa tropical de Okinawa, Japón, los agricultores levantan hileras de algas deliciosas y cosechan miles de toneladas de la cosecha cada año. Desafortunadamente, los científicos predicen que la contaminación y el aumento de la temperatura del océano mitigarán este impresionante rendimiento, obligando a los agricultores a adoptar nuevas técnicas de cultivo. Recientemente, científicos del Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) decodificaron el genoma de la popular ito-mozuku de algas pardas (Nemacystus decipiens), y proporcionaron datos, que algún día podrían ser críticos para los agricultores locales.

El estudio, publicado el 14 de marzo de 2019 en Scientific Reports, presenta el primer borrador del genoma del mundo de ito-mozuku. Hace solo tres años, la unidad lanzó el primer borrador del genoma de otra especie local de algas comestibles, Cladosiphon okamuranus, llamada Okinawa mozuku. Ambas especies de algas marinas contienen concentraciones excepcionalmente altas de fucoidan, una sustancia viscosa que se cree que obstaculiza la formación de coágulos de sangre y tumores cancerosos, entre otros beneficios para la salud. Los investigadores han descubierto qué genes impulsan esta concentración de fucoidan, un descubrimiento que podría tener aplicaciones en la industria de alimentos saludables.

Además de revelar genes que imbuyen al mozuku con beneficios para la salud, la investigación podría ser útil para la agricultura.

«Mi plan futuro es establecer nuevos métodos para el cultivo de esta especie», dijo el Dr. Koki Nishitsuji, primer autor del estudio y científico del personal de la Unidad de Genómica Marina del OIST, dirigido por el Prof. Noriyuki Satoh. Nishitsuji ahora está trabajando para desarrollar marcadores genéticos para distinguir ito-mozuku de su primo cercano.

«Usando esos marcadores, podemos hacer cruzamiento», dijo. «Este es un método popular para hacer nuevas variedades de plantas terrestres, especialmente trigo y papas, pero en el caso de las algas, nadie ha logrado cruzar».

La Unidad de Genómica Marina realizó su estudio con la ayuda de la Cooperativa de Pesca de Onna, una organización que se encuentra a la vuelta de la esquina del campus OIST. El grupo estableció la cepa «onna-1» de ito-mozuku en 2006 y proporcionó muestras para el estudio del genoma. La Unidad planea continuar con la secuenciación de muestras de la Cooperativa, pero algún día esperan ampliar su investigación aún más.

«Hasta ahora, planeamos continuar nuestro ‘proyecto de algas’ en Okinawa», dijo Nishitsuji. «Si es posible, nos gustaría expandirlo para cubrir todo Japón».

Fábricas de Fucoidan

En comparación con otras algas pardas, como el kombu (Saccharina japonica) o el wakame (Undaria pinnatifida), tanto el ito-mozuku como el mozuku de Okinawa son fuentes increíblemente ricas de fucoidan. La razón por la cual podría estar codificada en sus genes.

Los investigadores encontraron que ambas especies de mozuku contienen un gen fusionado que impulsa su producción de fucoidan. Por su cuenta, los dos genes codifican dos enzimas separadas: proteínas que facilitan las reacciones químicas y, en última instancia, ayudan a producir fucoidan. Una vez fusionados, los genes pueden expresarse de forma simultánea y producir una única enzima equipada con dos funciones. Armado con una enzima de doble filo, el mozuku probablemente bombea fucoidan en una fracción de tiempo de otras algas, dijo Nishitsuji.

Los investigadores descubrieron un par adicional de genes fusionados en ito-mozuku que no encontraron en Okinawa mozuku. Ellos predicen que, cuando se expresan, estos genes pueden aumentar la cantidad de grupos de sulfato transferidos a fucoidan, una reacción química que puede ser clave para los beneficios para la salud de la sustancia. La unidad planea poner esta teoría a prueba en estudios futuros, ya que continúan recolectando datos genómicos de algas pardas en Okinawa y el Gran Japón.

«Los cultivos de tierra tienen una larga historia de estudios genéticos», dijo Nishitsuji. «Pero nadie ha realizado este tipo de investigación en algas». Al conocer la importancia cultural y económica del cultivo en Japón, la Unidad de Genómica Marina tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión de las algas marinas.

Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University

  1. Koki Nishitsuji, Asuka Arimoto, Yoshimi Higa, Munekazu Mekaru, Mayumi Kawamitsu, Noriyuki Satoh, Eiichi Shoguchi. Draft genome of the brown alga, Nemacystus decipiens, Onna-1 strain: Fusion of genes involved in the sulfated fucan biosynthesis pathwayScientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-40955-2

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