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Posts Tagged ‘bioquimica’

De ratones y hombres: amor, fidelidad, familia y cuidados parentales

3 abril, 2014 15 comentarios

la_quimica_del_amor oxitocinaTradicionalmente el ser humano ha tendido a considerarse la cúspide de la vida, totalmente aislada del resto de las especies por supuestas barreras infranqueables para el resto de los animales. Y así la tendencia habitual es a definir casi cualquier comportamiento humano, sobre todo los más “elevados” como el amor tanto en su variante de pareja como en la parental como exclusivo de nuestra especie, pero ¿es eso cierto?

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Un grupo español reconstruye el pasado evolutivo de un regulador transcripcional

20 marzo, 2013 11 comentarios

Estructura tridimensional del regulador BzdR. La imagen representa un dímero, donde se observan dos dominios de unión a DNA (parte inferior) y dos dominios de interacción con el inductor (parte superior)

Estructura tridimensional del regulador BzdR. La imagen representa un dímero, donde se observan dos dominios de unión a DNA (parte inferior) y dos dominios de interacción con el inductor (parte superior)

Un grupo de investigación español del CIB-CSIC presenta en el último número de la revista PLOS ONE la posible senda evolutiva que ha originado un regulador transcripcional. Uno de los dominios de dicho regulador tendría su origen en una enzima, lo que apoyaría la hipótesis según la cual, un alto número de reguladores se han originado por la fusión de un dominio de unión a DNA y un dominio que deriva de un ancestro enzimático. Este trabajo supone una de las primeras evidencias experimentales a favor de dicha hipótesis.

Una hipótesis, que va cobrando cada vez más solidez, postula que algunas enzimas han evolucionado hacia dominios de reguladores transcripcionales (1). Dicho proceso evolutivo se iniciaría mediante un aumento del número de copias del gen que codifica para la enzima; posteriormente alguna de las copias perdería la afinidad por el sustrato (al menos parcialmente) y ganaría la capacidad de reconocer nuevos compuestos, que podrían pasar a ser inductores. Para testar esta hipótesis de forma experimental se analizó el regulador BzdR de la bacteria Azoarcus sp. CIB. Esta bacteria vive en agua dulce y suelos, y tiene la capacidad de degradar compuestos aromáticos (algunos de ellos contaminantes como el tolueno o el m-xileno), tanto en presencia como en ausencia de oxígeno (2).
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Cinco cuestiones para explicar la curación de la leucemia empleando el virus VIH

18 diciembre, 2012 18 comentarios

emmaLa semana pasada pudimos leer en varios medios de comunicación que una niña de 7 años, llamada Emma Whitehead, se había curado de una leucemia gracias a terapia que implicó el uso del virus VIH modificado genéticamente. Realmente lo que se llevó a cabo fue una técnica compleja y experimental, y explicarla requiere ir paso a paso.

1. ¿Qué enfermedad padecía Emma?

Padecía una leucemia linfoblástica aguda (LLA). Este tipo de leucemia, que suele darse preferentemente en edad infantil, se debe a que la médula ósea empieza a fabricar grandes cantidades de glóbulos blancos (sobre todo células B, aunque en raras ocasiones también células T) inmaduros que inundan el torrente sanguíneo, los órganos hematopoyéticos, y al final todo el cuerpo. Estas células no son funcionales, invaden los tejidos y hacen que éstos pierdan su correcta función. Sin tratamiento, este tipo de leucemia es mortal.

2. ¿Por qué se optó por una terapia experimental?

La LLA es una enfermedad muy grave. Tal como nos explica Shiddhartha Mukherjee en su estupenda obra “El emperador de todos los males”, que trata sobre la historia del cáncer, la LLA tenía una tasa de supervivencia igual a cero. Eso hasta hace 4 décadas, cuando empezaron a desarrollarse sustancias quiomioterápicas (con eficiencias del 20%-75%) y más recientemente, trasplantes de células madre. En muchos casos la quimioterapia no funciona, dejando a los médicos sin ninguna herramienta para frenar el avance de la enfermedad. Ante eso sólo cabe la resignación o probar terapias que están todavía en fase de experimentación. En esta ocasión se optó por esta segunda vía.
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Bacterias formando biopelículas: un estilo de vida

22 noviembre, 2012 4 comentarios

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Cuando se habla de bacterias tenemos la tendencia a pensar en organismos diminutos que nadan en el agua o se arrastran sobre superficies sólidas. Esto es sólo una parte de la historia. La mayoría de las bacterias viven asociadas, formando complejas estructuras llamadas biopelículas (biofilms en inglés) que poseen una morfología similar a los de esta imagen.

Estas estructuras sólidas están formadas por una parte importante de la población bacteriana, recubiertasde material biológico que ellas mismas sintetizan. Otra parte de la población sigue en vida libre, y puede formar nuevas biopelículas en otros lugares.

¿Qué aspecto tienen las biopelículas y donde se forman? El aspecto varía mucho según la superficie que colonicen, un ejemplo muy ilustrativo lo constituye el sarro dental, esa película blanquecina que se deposita entre los dientes, o sobre la unión encía-diente. Dicha masa está formada por millones de bacterias que residen habitualmente en nuestra boca. Esas masas se repite en miles de lugares de la naturaleza, aunque con la coloración que posee cada grupo de organismos: sobre piedras, en fondos lacustres o marinos, en el interior de nuestro intestino, sobre vigas de hierro, sobre madera de árboles muertos…. Las bacterias también pueden formar biopelículas en catéteres y prótesis ortopédicas o en válvulas cardíacas, convirtiéndose en esos casos en un peligro para la salud de quienes los poseen.
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Una reciente publicación muestra la complejidad de la evolución por duplicación de genes

22 octubre, 2012 38 comentarios

Uno de los mecanismos moleculares responsables de la aparición de nuevas funciones en los seres vivos, es la duplicación génica. Dos recientes publicaciones muestran la complejidad de este mecanismo, a la vez que profundizan en este proceso fundamental para la evolución.

Uno de los pasos fundamentales en los procesos de evolución biológica es la aparición de nuevas funciones. Establecer los mecanismos moleculares por los que éstas aparecen ha sido un reto para los biólogos evolutivos, pero después de muchos años de trabajo han podido determinar algunos de dichos mecanismos, como por ejemplo la transferencia de genes (tanto vertical como horizontal), la recombinación o la duplicación génica. En 1932, antes incluso de que se conociera la estructura del DNA, J.B.S. Haldane hipotetizó que la duplicación génica es un proceso importante para la evolución. En 1970, el genetista Susumu Ohno propuso una idea elegante, a la vez que simple: los genes nuevos aparecen cuando se genera una duplicación, una copia extra del gen, y esta nueva copia adopta una nueva función. Esta idea fue citada en su obra “Evolution by Gene Duplication”, que se ha convertido en un clásico de la biología evolutiva. Pero la cosa no parece tan simple.

Un experimento presentado en el último número de la revista Science (1), así como una publicación de la revista International Journal of Evolutionary Biology (2) muestran otras posibles vías para la obtención de nuevas funciones.
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Nuestra especie carne y verduras. Otras comen hierro.

14 agosto, 2012 21 comentarios

Hierro, o Fierro. Del latín ferrum, con el mismo significado.  Símbolo Fe. Número atómico 26. Metal de transición del grupo VII B. Peso atómico de 55’84. Densidad de 7874 kg/m3. Temperatura de fusión de 1535 °C. Temperatura de ebullición de 2750 °C. Vulnerable a la corrosión y oxidación. Quinto elemento más abundante en la corteza terrestre. Principal componente del núcleo del planeta, responsable de protegernos del viento solar. El hierro es un elemento químico muy importante para la vida humana y el metal por excelencia a la hora de crear aleaciones, destacando el magno acero. También componente de nuestra sangre y responsable de su rojo color, al formar parte de nuestra valiosa hemoglobina. Y para otras criaturas que pueblan este canoso planeta, el hierro es el menú del día.
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Para conocer al hierro como elemento químico creo que una buena recomendación es este artículo publicado en El Tamiz. Aunque se trata de uno de los elementos químicos más importantes de la corteza terrestre, rara vez se presenta solo, sino que suele ir acompañado de otros elementos. Ese es un fenómeno que conocemos bien… ¿Quién no ha visto materiales fabricados con hierro que se oxidan a la mínima? Ahí reside el por qué es raro ver hierro puro a la intemperie: se oxida muy fácilmente con el oxígeno dando lugar a óxido de hierro. De igual manera, en la corteza terrestre suele aparecer asociado a elementos químicos como el azufre y el oxígeno, formando parte de diversos minerales, como la pirita (FeS2), la calcopirita (CuFeS2) o la hematita (Fe2O3). Pero en esta entrada no hablaremos del hierro como elemento químico o de la belleza de los cristales que forman sus minerales. Sino que veremos al hierro como el alimento básico de un grupo de microorganismos. Porque por raro que parezca, hay seres que han convertido al hierro en algo comestible.

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Joe Thornton: el hombre que refutó el Diseño Inteligente

4 julio, 2012 14 comentarios

Joe Thornton es una de esas mentes lúcidas capaces de revolucionar el campo científico que toca. Antes de dedicarse a la academia combatió desde Greenpeace el uso de contaminantes, escribiendo uno de los libros que ha marcado época. Más adelante, como profesor en la universidad de Oregón, ha conseguido demostrar que se puede alcanzar complejidad sin necesidad de un diseñador, refutando de esta forma el Diseño Inteligente (DI).

Joe Thornton es el autor del libro “Pandora’s Poison”, una obra que Thornton escribió mientras realizaba su tesis doctoral en la universidad de Columbia. En “Pandora’s Poison” vuelve a su etapa pre-doctoral en la que, trabajando para Greenpeace, desarrolló una intensa actividad de crítica al uso de compuestos organoclorados por tener éstos consecuencias negativas sobre la salud humana. Su trabajo no cayó en saco roto, la Agencia del Medio Ambiente de EEUU tuvo en cuenta esas críticas y limitó el uso de los organoclorados a nivel industrial.

Tras dicha etapa de científico-activista inició una meteórica carrera en la biología molecular. Empieza a estudiar esta disciplina con 30 años, se doctora y consigue publicar su primer Science, al describir la presencia de receptores de hormonas esteroideas en una babosa, cuando hasta entonces se pensaba que ese tipo de receptores solo se encontraba en vertebrados. Realizando una búsqueda en los genomas secuenciados de todos los genes que podían codificar receptores de esteroides, llegó a la conclusión de que tuvo que existir un ancestro común para todos ellos hace unos 600-800 millones de años. Pero en vez de parar ahí, como muchos biólogos evolutivos hacen, él reconstruyó el gen y lo introdujo en células para probar la funcionalidad de esas proteínas ancestrales, abriendo así su exitosa línea de investigación: la “resucitación” de proteínas. De esta forma consiguió demostrar que los receptores ancestrales reconocían estrógenos, pero no a otras hormonas estructurales parecidas, lo que apoya la idea de que las familias de receptores evolucionan a partir de duplicación génica, y que cada uno de las copias se especializa hacia el reconocimiento de diferentes ligandos.
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La “inmortalidad” de las células madre del músculo

14 junio, 2012 4 comentarios

Autor imagen: Fabrice Chrétien

¿Qué pasan con las células de nuestro cuerpo cuando morimos? Claramente, después de la muerte se produce un desabastecimiento de nutrientes y de oxígeno debido a la parada de la circulación sanguínea. Ante esa situación lo más lógico es pensar que nuestras células morirán en un corto espacio de tiempo. ¿Todas? Recientes investigaciones han demostrado que hay al menos un grupo de células, que al igual que la aldea gala de Asterix, resiste estado letárgico durante un período superior a los 15 días.

El grupo de Frabrice Chrétien, del Instituto Pasteur de Paris, describe en el último número de la revista “Nature Communications” la extracción de células madre del músculo de una mujer de 97 años fallecida 17 días antes, y la recuperación de estas células en cultivo donde éstas se diferenciaron a fibras musculares. El mismo experimento fue repetido con células madre de músculo de ratas fallecidas 16 días antes, con resultados similares.

Parece ser que las células madre del músculo son capaces de alcanzar un estado similar a la letargia mediante la reducción drástica del número de mitocondrias, con lo que se inhabilita el consumo de nutrientes, la respiración y la oxidación. De hecho, se ha comprobado que un buen método de conservación de células consiste en mantener éstas en bajas tensiones de oxígeno a bajas temperaturas. Lo sorprende es que estas células madre fueron capaces de volver a su funcionamiento normal cuando se las colocó en condiciones óptimas de crecimiento, llegando a diferenciarse, cuando los factores adecuados estaban presentes.
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Observación mediante criomicroscopía electrónica del virus VIH

12 junio, 2012 6 comentarios

Fotografía de partículas aisladas del VIH mediante criomicroscopía electrónica

La criomicroscopía es una modalidad de la microscopia electrónica de trasmisión, en la que las muestras son estudiadas después de ser congeladas a temperaturas extremadamente bajas. Normalmente las muestras se congelan en nitrógeno líquido, lo que equivale a temperaturas cercanas a –196 ºC. Esta técnica está en expansión y se emplea cada vez con mayor frecuencia en biología estructural. Su elevada resolución permite reconstruir tridimensionalmente cuerpos sólidos tales como ribosomas, virus, complejos proteínas, e incluso partículas nanotecnológicas, donde esta aplicación técnica cada vez irrumpe con más fuerza. Un resumen más detallado la podéis encontrar en el video que cierra el artículo.

Una de las ventajas de esta técnica es que permite la observación de muestras en su ambiente natural, a diferencia de los que ocurre con las estructuras generadas por cristalografía y difracción de rayos X, donde la muestra ha de ser procesada en condiciones especiales para obtener cristales estables. Sin embargo el nivel de resolución todavía no es tan elevado como el obtenido mediante cristalografía, pero sí que es tremendamente útil para dilucidar estructuras macromoleculares como pueden ser virus. Además, la cristalografía y la criomicroscopía electrónica se complementan de tal forma que se pueden resolver estructuras, tanto de forma global como finas. La técnica produce imágenes 2D, pero mediante la toma de miles de estas imágenes desde diferentes ángulos, y el uso de los programas informáticos adecuados, se puede obtener la reconstrucción de la imagen tridimensional de la muestra analizada.
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Un grupo de investigación español identifica un anti-oncogén que permitirá combatir el cáncer de una forma más selectiva

4 junio, 2012 3 comentarios

Células tumorales. Fuente: La Vanguardia

Un estudio liderado por Manel Esteller ha descubierto la existencia de una molécula antitumoral que se origina dentro de un oncogén

Un punto en común en todos los tumores humanos es que producen una activación de los oncogenes, genes causantes de cáncer, y provocan una pérdida de la función de los genes protectores, denominados anti-oncogenes o genes supresores tumorales. Normalmente ambas categorías de genes, pro- y anticancerosos, se encuentran en regiones distintas de nuestros cromosomas.

Sin embargo en un estudio coordinado por Manel Esteller, director del programa de epigenética y biología del cáncer del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL) y profesor de genética de la Universidad de Barcelona e Investigador ICREA, ha descubierto la existencia de una molécula antitumoral que se origina dentro de un oncogén. El hallazgo se publica esta semana en la revista científica Nature Structural and Molecular Biology
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