Para a obtenção de uma planta transgênica, primeiramente deve-se identificar uma característica de interesse, presente em um organismo vivo (planta, animal, bactéria, ...). Deve-se identificar também qual a proteína responsável por essa característica. Em seguida, é necessário identificar e isolar o gene responsável pela produção dessa proteína.

Uma vez isolado o gene de interesse, passa-se à etapa de realização de uma construção gênica que contém esse gene, além de algumas seqüências de DNA (promotor, terminador) indispensáveis ao bom funcionamento da construção. Estas seqüências são colocadas em um vetor, que geralmente é um plasmídio, o qual funciona como suporte físico para o gene que se quer introduzir na planta.

A transferência do gene de interesse para a planta se dá em nível da célula, e não em nível de planta inteira. A introdução ocorre no núcleo da célula, por via assexual (ver Métodos de Transformação Genética). Posteriormente a célula transformada dá origem a uma planta completa, durante uma fase de cultura de tecidos vegetais in vitro, gerando uma planta transgênica, a qual contém o novo gene em todas as suas células. Isso só é possível graças a uma particularidade da célula vegetal, denominada totipotência, que é a capacidade de regenerar um indivíduo completo a partir de uma única célula. Essa propriedade não é constatada nas células animais.

Existem vários métodos para a transferência de genes para plantas, como a eletroporação de protoplastos, polietilenoglicol (PEG), microinjeção, embebição de sementes e flores, etc. Entretanto, os métodos mais utilizados são a transformação via Agrobacterium tumefaciens e o Bombardeamento de genes ou Biobalística.

A escolha do método de transformaçao genética de plantas vai depender de uma série de fatores, como a espécie (se é uma dicotiledônea ou monocotiledônea), e sua capacidade de regeneração.

Transformação via

Agrobacterium tumefaciens

A bactéria do solo Agrobacterium tumefaciens é conhecida por causar galhas (semelhantes a tumores) em vegetais. Durante muitos anos, os cientistas pensavam que essa doença era um tipo de "câncer vegetal" e se lançaram a estudá-la, pensando em aproveitar os conhecimentos como um modelo para o estudo do câncer humano. Através destes estudos, chegaram à conclusão de que as galhas (ou tumores) eram provocadas pela transferência de genes da Agrobacterium para as plantas, pois nas galhas passavam a ser produzidas substâncias necessárias à sobrevivência da bactéria.

Assim, os cientistas começaram a utilizar este mecanismo natural para introduzir genes de interesse nas plantas, através da utilização de cepas de Agrobacterium, das quais foram retirados os genes responsáveis pela formação de tumores. Nessas cepas, ditas "desarmadas", são introduzidos genes de interesse, por Engenharia Genética, para serem posteriormente colocadas em contato com as plantas, e promover a transferência de genes para as mesmas. Depois de entrar em contato com as bactérias, as plantas são regeneradas por cultura de tecidos in vitro, sendo que a planta adulta contém o gene inserido em todas as suas células.

As espécies mais utilizadas neste tipo de transformação são dicotiledôneas em geral, como tomate, melão, batata, tabaco, cenoura, Arabidospis thaliana, entre outras.

Estratégia

Transformação por bombardeamento ou biobalística

O método de bombardeamento de genes, também conhecido como biobalística ou aceleração de micropartículas, foi desenvolvido principalmente para a transformação de plantas monocotiledôneas (gramíneas e cereais), as quais não são normalmente infectadas por Agrobacterium. O DNA a ser transferido para a planta é aderido a micropartículas de metal (ouro ou tungstênio) e estas partículas são aceleradas, utilizando-se um equipamento chamado bombardeador ou acelerador de partículas, e lançadas contra o tecido da planta a ser transformado. As partículas de metal, penetram na célula levando o DNA para o interior do citoplasma, organelas e núcleo, onde este deve se inserir no genoma da planta, resultando em uma transformação estável.

Este é um sistema de transformação direto e mecânico; as partículas de metal são inertes às células e qualquer tecido pode ser bombardeado. Estes tecidos são cultivados in vitro para regenerarem uma planta completa e fértil. Milho, aveia, trigo, cana-de-açúcar, arroz, cevada, batata, tomate e soja, são exemplos de plantas transformadas por este método.

A integração do gene no DNA da planta é um processo complexo e não totalmente compreendido, sendo o local da inserção do gene ao acaso e não dependente de recombinação homóloga. Quando se utiliza o bombardeamento como método de transferência, várias cópias do transgene podem ser inseridas no mesmo local do genoma. O elevado número de cópias homólogas pode levar ao que se conhece como silenciamento de gene (o gene está presente no genoma, mas é incapaz de se expressar e produzir a proteína ou característica).

Resumo dos principais métodos

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