El fuego bacteriano o blightfire es una plaga causada por la bacteria Erwinia amylovora que afecta a las rosáceas, principalmente peras y manzanas. Los síntomas son flores y brotes marchitos, ramas que retienen las hojas muertas y llagas que supuran en primavera, siendo una de las peores consecuencias de esta plaga la muerte de los árboles, pudiendo hasta eliminar plantaciones completas, causando pérdidas millonarias.

Para comprender de manera global el mecanismo molecular mediante el cual la planta responde frente a la infección por esta bacteria, científicos suizos estudiaron la respuesta en la expresión, un análisis transcriptómico (RNA-Seq), de la respuesta del manzano (variedad susceptible Golden delicious) frente a la infección con Erwinia amylovora, lo cual fue publicado en reconocida revista científica Nature.

El experimento se basó en inocular flores con la bacteria y 48 horas después se tomaron las muestras para  ser analizadas en la plataforma de secuenciación masiva Illumina HiSeq. De las lecturas obtenidas se encontraron 63.508 genes antes reportados  y 2.064 regiones no reportadas anteriormente. Además  1.080 transcritos se encontraron expresados diferencialmente , siendo 872 sobreextresados y 208 disminuyeron su expresión.

Bajo estas condiciones, se observó una disminución en la expresión de las rutas de las ubiquitin-hidrolasas y los genes relacionados a la fotosíntesis, a la vez que se sobreexpresaron genes que codifican para proteínas con funciones relacionadas a la respuesta biótica y abiótica: glutatión-S-transferasas, citocromos, genes relacionados con la síntesis, percepción y señalización de etileno y jasmonato. También se observó un aumento en la expresión de genes involucrados en la biosíntesis de flavonoides.

Imagen: Clases de genes diferencialmente expresados a las 48 horas post infección.

Para saber si los cambios observados  son una respuesta específica contra E. amylovora o un respuesta genérica contra el estrés biótico, se midieron los niveles de expresión de diferentes transcritos mediante RT-PCR en respuesta a inoculación por E. amylovora, otro patógeno bacteriano y una bacteria inocua. Los resultados mostraron patrones específicos de respuesta en los distintos casos, por lo que los autores proponen extender la lógica de un análisis de todo el transcriptoma ayudaría a identificar los genes que confieren susceptibilidad o resistencia en distintas variedades de manzanos.

Además, 25 nuevos ORFs (marcos de lectura abiertos) y las rutas identificadas en este estudio podrán utilizarse para caracterizar los mecanismos de susceptibilidad y resistencia contra E. amylovora, y que identificando la función exacta de estas nuevas secuencias podrían utilizarse como marcadores moleculares de la resistencia bacteriana o ayudar en su control y prevención.

Estudios como este demuestran el potencial de la tecnología RNA-Seq para detallar el perfil transcripcional e incluso encontrar genes no descritos en un genoma previamente anotado, siendo una herramienta más potente que otras similares (ej. Microarray) ya que permite una búsqueda sin sesgo (bias) de genes, la cuantificación de transcritos poco expresados e incluso la detección de nuevos ORFs.

• Tim Kamber, Jan P. Buchmann, Joël F. Pothier, Theo H. M. Smits, Thomas Wicker &Brion Duffy. (2016). Fire blight disease reactome: RNA-seq transcriptional profile of apple host plant defense responses to Erwiniaamylovora pathogen infection. Scientific Reports 6, Article number: 21600. doi:10.1038/srep21600
• Johnson, K.B. 2000. Fire blight of apple and pear.The Plant Health Instructor. DOI: 10.1094/PHI-I-2000-0726-01
  Updated 2005

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El Alzheimer causa perdida de memoria, cambios de humor y desorientación espacio-temporal entre otros síntomas, pudiendo llegar a ser invalidante en etapas avanzadas. Es la forma más común de demencia en el mundo, con 47 millones de pacientes a nivel mundial. Para el 2050 se espera que se alcancen los 86 millones de pacientes en el mundo, con una tasa de un paciente nuevo cada 3,3 segundos. Este es un grave problema de salud, considerando que en 2015 se gastaron USD 226.000 millones en EE.UU. en cuidado y tratamiento de esta enfermedad y se proyecta que hacia el 2050 el gasto en EE.UU. superará el trillón de dólares. Por lo cual, mejores técnicas de diagnóstico y tratamiento son necesarias.

Actualmente no hay una cura para la enfermedad, sin embargo se trata en etapas tempranas y moderadas con inhibidores de la colinesterasa para evitar su avance, mientras que en etapas avanzadas se combaten sus efectos con antipsicóticos o antidepresivos.

A pesar de lo frecuente de la enfermedad su diagnóstico aún es un problema, ya que solo con evaluaciones psicológicas y neurológicas del paciente es difícil distinguirla de otros tipos de demencia. Otros métodos de diagnóstico basados en imágenes son costosos y se usan para descartar otras causas que estén provocando los síntomas, sin embargo no hay un método de diagnóstico definitivo para el Alzheimer.

Una nueva aproximación fue realizada por un grupo de científicos alemanes, quienes mediante Secuenciación Masiva Paralela analizaron los perfiles de miRNA (microRNA) sanguíneo en pacientes con Alzheimer. Utilizando la plataforma Illumina HiSeq, se analizaron muestras de  pacientes (n=54)  y se compararon con muestras de controles sanos (n=22). Se encontró una desregulación de 203 miRNAs en los pacientes con Alzheimer.

Para comprobar que el patrón miRNAs encontrados era exclusivo de Alzheimer, también fueron analizados pacientes con Esclerosis Múltiple (n=90) y Discapacidad cognitiva media (n=20); encontrándose diferentes patrones de expresión, lo cual indicaría que el perfil de expresión encontrado sería específico de Alzheimer.

Imagen: Gráfica de dispersión de 290 muestras de miRNA analizadas. Puntos verdes corresponden a pacientes de Alzheimer, rojos son controles y azules a pacientes de esclerosis y Discapacidad Cognitiva media.

El patrón de expresión específico para Alzheimer permitiría que algunos de estos miRNA puedan utilizarse como marcadores biológicos de la enfermedad y posiblemente para  su diagnóstico clínico. Esta firma molecular de miRNA sería un  método certero y rápido de detectar la enfermedad desde  muestras de sangre, incluso antes de que aparezcan los primeros síntomas, contribuyendo a un diagnóstico y tratamiento temprano de la enfermedad, apuntando a una mejor calidad de vida del paciente.

• Andreas Keller, Christina Backes, Jan Haas, Petra Leidinger, Walter Maetzler, Christian Deuschle, Daniela Berg, Christoph Ruschil, Valentina Galata, KlemensRuprecht, Cord Stähler, Maximilian Würstle, Daniel Sickert, Manfred Gogol, Benjamin Meder, Eckart Meese. (2016). Validating Alzheimer's disease micro RNAs using next-generation sequencing. Alzheimer's & Dementia. doi:10.1016/j.jalz.2015.12.012
• Changing the Trajectory of Alzheimer’s Disease: https://www.alz.org/documents_custom/trajectory.pdf

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El Maqui  (Aristotelia chilensis) es un árbol endémico chileno que se ha hecho conocido en el mundo entero debido a sus altos niveles de antioxidantes. Sus frutos poseen un inusualmente alto contenido de antocianinas y delfidinas, mayores a los del arándanos (blue berries), uvas y otros frutos, las cuales les permiten “apagar” a especies reactivas de oxígeno (ROS) dañinas para la homeostasis celular.

En los últimos años, la demanda por maqui ha aumentado de forma exponencial debido a sus cualidades benéficas para la salud humana.

A diferencia de otros frutos comerciales que existe mayor información científica disponible, poco existía respecto a la biología y genética del maqui. El Dr. Víctor Polanco, quien lidera el Laboratorio de Biología Molecular Vegetal de la Universidad Mayor, recientemente han logrado aplicar el uso de estrategias de nueva generación (NGS) para estudiar al maqui, logrando obtener el primer mapa genómico de este organismo. Al analizar la secuencia del genoma nos llevamos una gran sorpresa, comenta el Dr. Polanco, “ya que encontramos inserto en éste un nuevo virus (Aristotelia chilensis virus 1), el cual tenía bastante cercanía con un virus de petunia que ocasiona múltiples problemas, pero a pesar de las cercanías filogenéticas de ambos virus, en maqui no hay síntomas de los daños que este virus ocasiona en petunia”. Para dilucidar esta “incógnita”, los investigadores realizaron posteriores análisis de transcriptómica mediante el uso de RNA-Seq, encontrando que el virus se encuentra activo. Sin embargo, los niveles de expresión detectados fueron bajos, razón por la cual, probablemente, el virus no genera un fenotipo con los signos de infección viral, afirma Victor Polanco.

Actualmente, gracias a los avances de las herramientas de secuenciación masiva, es factible el analizar el contexto global bajo el cual el maqui logra producir estas concentraciones tan elevadas de compuestos antioxidantes en sus frutos. En particular, este estudio analizó el transcriptoma de diferentes germoplasmas de maqui, que varían en producción de antocianas (diferencias de concentración en fruto de más de 300 veces), encontrando transcritos sobreexpresados involucrados en funciones metabólicas, especialmente, en procesos biosintéticos de moléculas pequeñas y pigmentos.

El Dr. Victor Polanco afirma que “gracias al uso de estas herramientas ómicas podremos comprender la biosíntesis y regulación de las antocianinas en el maqui, pudiendo a futuro, generar nuevas variedades comerciales para producción”.

Deep sequencing reveals the complete genome and evidence for transcriptional activity of the first virus-like sequences identified in Aristotelia chilensis (Maqui Berry), https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25855242

High quality RNA extraction from Maqui berry for its application in next-generation sequencing, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4970997/

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