Gene silencing and applications for functional gene validation: The case of Geminiviruses

Inglés. Plants are able to recognize and degrade double-strand RNA molecules employing the mechanism of post-transcriptional gene silencing (PTGS). PTGS is both a vegetal defense strategy against viral infections and a conserved eukaryotic mechanism for regulate endogenous gene expression. The VIGS methodology (Virus Induced Gene Silencing) uses this mechanism to selectively silence genes employing viral vectors, which contain the target gene, becoming a tool for functional gene validation. Geminiviridae family, with the Begomovirus, Curtovirus, Mastrevirus and Topocuvirus genera, encompass viruses of circular, single-strand DNA packed in icosahedric geminated particles, and some of them had been evolved to infect particular plant species. Classification of these genera is based in the genome organization, the type of host plants and the insect vector that transmits the virus. Geminiviruses are able to induce gene silencing (GS) and therefore they have been used to develop VIGS–based methodologies for functional gene silencing. This review describes the molecular mechanism of gene silencing, with emphasis in gene silencing induced by Geminiviruses and the applications for a staple crop as cassava.

Español; castellano. Las plantas reconocen y degradan moléculas de ARN de doble cadena a través del mecanismo de silenciamiento génico post-transcripcional (PTGS). Se trata de una estrategia de defensa vegetal contra infecciones virales y, simultáneamente, de un mecanismo conservado en los eucariotas para regular la expresión endógena de genes. La metodología VIGS (Virus Induced Gene Silencing) aprovecha el PTGS para silenciar genes selectivamente empleando vectores virales que contienen el gen blanco, constituyéndose en una herramienta para la validación funcional de genes. La familia Geminiviridae, con los géneros Begomovirus, Curtovirus, Mastrevirus y Topocuvirus comprende virus con ADN de cadena circular sencilla empacado en partículas icosahédricas geminadas, algunos de los cuales han evolucionado para infectar especies particulares de plantas. La clasificación de estos géneros se basa en la organización del genoma, el rango de plantas hospederas y el insecto vector que los transmite. Los Geminivirus inducen silenciamiento génico (SG) y han sido empleados como herramientas de VIGS para la validación funcional de genes. Esta revisión describe la base molecular del mecanismo de silenciamiento génico con énfasis en el silenciamiento inducido por Geminivirus y las aplicaciones a un cultivo de seguridad alimentaria como la yuca.