Pesquisa mapeia regiões seguras do genoma do milho

A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) informou que um estudo liderado por pesquisadores da Unidade Mista de Pesquisa em Genômica Aplicada a Mudanças Climáticas (UMiP GenClima/GCCRC), que apresenta um panorama das tecnologias mais promissoras para a inserção precisa de genes no genoma de plantas, com foco no milho. A revisão foi realizada em parceria com o Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) e com a Embrapa Agricultura Digital, e foi publicada na revista Frontiers in Plant Science.

O GCCRC é um centro de pesquisa aplicada sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e da Embrapa. A atuação do centro é voltada ao desenvolvimento de soluções genéticas e biotecnológicas para aumentar a tolerância das culturas agrícolas a estresses ambientais, combinando estudos em genômica, microbiologia, melhoramento genético e bioinformática.

Entre as linhas de pesquisa do centro está o desenvolvimento de plantas de milho transgênicas ou editadas com maior tolerância à seca. Segundo o estudo, a inserção de genes de interesse ainda ocorre, em grande parte, de forma aleatória no genoma das plantas, o que pode resultar em integração em regiões instáveis ou inadequadas, tornando o processo de produção de organismos geneticamente modificados mais lento e menos preciso.

Além disso, as normas de biossegurança exigem que, para fins comerciais, o transgene esteja presente em cópia única, íntegra e em uma região segura e estável do genoma, condição considerada difícil de ser atendida quando a inserção ocorre ao acaso.

“A estratégia de integração randômica de transgenes gera mais de 90% dos eventos transgênicos com inserção em posições indesejadas e atividade instável, agravada ainda mais pela inserção de múltiplas cópias ou de cópias truncadas”, afirma Marcos Basso, biotecnologista do GCCRC e autor do estudo. De acordo com ele, dependendo do local de inserção, o gene pode ter sua expressão alterada ou até ser silenciado pelos próprios mecanismos moleculares da planta.

Para enfrentar essas limitações, a pesquisa revisa metodologias de inserção sítio-específica de transgenes e discute o conceito de “portos seguros genômicos”, regiões estáveis do genoma onde a inserção tende a resultar em expressão previsível e herdável ao longo das gerações. “Ao colocar o transgene nestas regiões intergênicas seguras, o transgene será expresso e transmitido para as próximas gerações”, explica Juliana Yassitepe, pesquisadora da Embrapa Agricultura Digital e uma das autoras do estudo.

Segundo os pesquisadores, a adoção dessas técnicas permite reduzir o número de plantas necessárias para a seleção de uma linhagem de interesse, além de diminuir tempo e custos do processo. Dados citados no estudo indicam que o desenvolvimento de uma linhagem comercial de milho transgênico pode levar entre 11 e 13 anos, com investimentos estimados entre US$ 50 milhões e US$ 136 milhões. “Já a geração de uma linha elite usando metodologias de inserção sítio-específica de transgenes prevê desenvolver em até 10% do tempo, custo e esforço”, afirma Basso.

A revisão também destaca iniciativas da empresa Corteva Agriscience, que identificou quatro “portos seguros” no genoma do milho. A partir desses avanços, a equipe do GCCRC adaptou ao milho um software originalmente desenvolvido para leveduras, identificando novos candidatos a regiões seguras por meio de análises bioinformáticas. A pesquisa agora avança para a fase experimental.

O estudo tem como título “Recent advances in site-specific transgene insertion into the maize genome using recombinases and genome editing endonucleases”.