Construcción de una planta transgénica de arabidopsis thaliana que expresa una declorinasa bacteriana y que elimina, y degrada el pesticida lindano

Résumé

El hexaclorociclohexano es un compuesto organoclorado producido por el hombre al reaccionar benceno con cloro en presencia de luz ultravioleta. De los 8 isómeros resultantes sólo el g-HCH tiene actividad insecticida (lindano) y debe ser purificado. Antes del final de la década de los 40 ya se producía y utilizaba a gran escala por su bajo precio, eficacia y amplio espectro de actuación. El lindano se ha utilizado como pesticida agrícola, para la limpieza de semillas, tratamiento de los parásitos del ganado, en salud humana (tratamiento de piojos y sarna), y también para el control plagas y de insectos transmisores de enfermedades como la malaria. Este pesticida se empleó de forma masiva entre los años 1950-1970, a pesar de que ya se empezaban a estudiar sus efectos nocivos en la salud humana y en el medio ambiente. A partir de la década de los 70 empezaron las restricciones y su uso fue disminuyendo paulatinamente hasta nuestros días donde 184 países se han adscrito a la prohibición promovida por la convención de Estocolmo en el 2010. Lo que un principio parecía un pesticida efectivo que no suponía ningún riesgo para la salud, ha pasado a convertirse en uno de los problemas ecológicos y de salud humana de mayor envergadura. El IARC lo ha incluido en el Grupo 1, donde se encuentran los contaminantes más peligrosos, por ser cancerígeno para el hombre y para los animales. Los isómeros que se descartaban en el proceso de producción de lindano, junto con los depósitos del pesticida, (todos tóxicos, permanentes y bioacumulativos) se almacenaron en condiciones de ínfima seguridad en lo que se conoce como ¿montañas blancas¿ favoreciendo su liberación al medio ambiente, contaminando suelos, ríos y acuíferos y por tanto introduciéndose en la cadena trófica. La volatilización del compuesto ha producido una dispersión de zonas cálidas donde se producía hacia las más frías, lo que ha conllevado una contaminación global (desde las zonas de producción y uso hasta los polos, altas montañas y océanos). Debido a su extensión y toxicidad resulta urgente encontrar una solución definitiva, económica y sostenible. Este trabajo de tesis doctoral se centra en la construcción de una planta capaz de ayudar a descontaminar los suelos contaminados con este pesticida mediante la inserción y expresión en el genoma de la planta modelo Arabidopsis thaliana del gen bacteriano linA que está en el inicio de la ruta degradativa del lindano en la cepa Sphingobium japonicum UT26 aislada de suelos contaminados con lindano en Japón. Crearemos un organismo que contenga y exprese genes de otra especie con el fin de conseguir mejorar el organismo inicial para usarlo como herramienta de descontaminación. Se propone usar la estrategia de fitodegradación para eliminar el lindano de suelos contaminados, empleando una planta modificada que degrade este compuesto. Los resultados obtenidos demuestran que la introducción y expresión del gen linA y de su variante linA-Ct6xHis en A. thaliana, le permiten crecer correctamente tanto en medio artificial como en suelo, en condiciones de concentración de lindano letales para la planta sin modificar. Además, se comprobó que las plantas modificadas podían eliminar eficazmente el lindano del medio artificial en el que se cultivaban, transformándolo en compuestos menos nocivos para el ambiente y la salud humana (PCCH, TCB y DCB) que se detectaron mediante HP-SPME/GC-MS en los tejidos, el medio de cultivo y el aire circundante a las plantas. Esta modificación confiere a la planta resistencia a lindano, posibilitando su degradación in situ y pudiendo ser una herramienta para eliminarlo en suelos con contaminación difusa donde los métodos clásicos resultan impensables por su alto coste.