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jueves, 23 de junio de 2011

Combo method reveals cells’ signal systems


Our understanding of what differentiates cancer cells from normal cells is limited by a lack of methods for studying the complex signal systems of individual cells. By combing two different methods, a team of Uppsala researchers have now provided the research world with a tool for studying signal paths on several levels at the same time. Their article is being published today in PLoS One.

“We also show that the method can be used to determine the molecular effect of drugs or pharmaceuticals,” says Ola Söderberg, who directed the study at the Department of Immunology, Genetics, and Pathology, Uppsala University.

Interaction between separate cells is crucial for the body to function. Cells communicate with each other through direct contact and through soluble substances/molecules that are sent out as a “signal” to surrounding cells. When they bind to a receptor molecule on another cell, the signal is further transmitted into that cell by a relay of protein interactions, thereby regulating mRNA expression. Signaling between and within cells is a highly complex process that is regulated on several different levels in the signal pathways.

- What’s more, signaling can differ considerably between one cell and a neighbor cell, so the possibility of studying the signaling of individual cells is extremely important for us to understand various pathological conditions, such as cancer, says Ola Söderberg.

It is the lack of methods for doing so that has limited our understanding of what differentiates cancer cells from normal cells. The new method combines two different methods that reveal protein activity and mRNA expression, respectively. This makes it possible to determine the direction of signal, that is, what the effect of signaling is. The two methods that are now being combined were developed over the last few years by this same research team.

“The possibility of now combining them will yield a clearer picture of what went wrong in cancer cells, and it will lead to greater insight into how cancer cells work together with and exploit normal cells.”

In the article, the methods are used to see how quickly signals are transmitted, from the surface of cells to the nucleus, and to determine how many of the cells respond to the signals. Further, the methods can be used to understand how various drugs function and where they disrupt signaling, and will facilitate the discovery of new targeted pharmaceuticals to treat cancer.

Read the article on the PLoS ONE Web site: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020148">http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020148">http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020148

Fuente: Uppsala University, Sweden.

domingo, 5 de junio de 2011

La alergia: una epidemia del siglo XXI







¿Quién no convive con alguien alérgico hoy en día? La alergia es una enfermedad inmunológica que afecta a países desarrollados. La identificación de los alérgenos que la inducen y la incorporación de nuevas tecnologías diagnósticas y terapéuticas mitigarán los efectos de esta enfermedad, que reduce la calidad de vida del paciente y provoca un alto absentismo laboral.

La alergia es una alteración del sistema inmunológico producida por una enorme variedad de sustancias, tanto biológicas como sintéticas, siendo los pólenes, alimentos, ácaros, epitelios de animales, venenos de insecto, látex y fármacos diversos, las fuentes de sensibilización más frecuentes (Fig. 1). Mediante inhalación, ingestión, inyección e incluso contacto, estas sustancias son capaces de atravesar las barreras físicas -mucosas, epidermis- de nuestro organismo y alcanzar los centros neurálgicos del sistema inmunológico. Los antígenos (alérgenos) que provocan estas respuestas anómalas son proteínas o glicoproteínas o compuestos de síntesis, inocuos para un alto porcentaje de la población, pero que provocan en el alérgico una reacción de hipersensibilidad mediada por una clase minoritaria de inmunoglobulinas, las IgE. El contacto reiterado de un mismo alérgeno con las IgEs en la superficie de unas células especializadas (mastocitos y basófilos) desencadena un variado y molesto repertorio de síntomas como rinitis, conjuntivitis, asma, diarrea y, en casos extremos, un shock anafiláctico (1).

Durante las próximas décadas convivir con la alergia va a ser una tarea habitual para gran parte de la población mundial. El ritmo actual de crecimiento de la incidencia de esta enfermedad hace prever que el 50% de los habitantes de los países industrializados se verán afectados en la década de los 40. Aquellos países más desarrollados, donde los umbrales de higiene son elevados y donde existen fármacos frente a enfermedades ancestrales, serán sus víctimas propicias.

¿Qué fuentes biológicas afectan en mayor medida a la población española susceptible? En primer lugar, los pólenes (2), que originan verdaderos estragos entre la población en determinadas épocas del año. Pólenes como los del olivo, un árbol íntimamente ligado a nuestra cultura. Los de gramíneas o de Cupresáceas como las arizónicas, cada vez más abundantes en nuestros campos y jardines. También la Salsola, ese arbusto que rueda por los escenarios de tantas películas del Oeste, y que ahora abunda en las zonas devastadas por la cada vez más recurrente sequía. En segundo lugar, la alergia alimentaria, que es especialmente grave por los síntomas que desencadena, por su especial incidencia entre la población infantil, y por la presencia oculta de alérgenos en alimentos envasados (3). Por último, los fármacos producen alergias que comprometen a una parte de la población que es tratada, muchas veces sin otras alternativas, con dichos compuestos.

Las alergias ocupacionales surgen asociadas a actividades laborales concretas. Cada vez es mayor el porcentaje de trabajadores que las desarrollan frente a materiales con los que están en contacto permanentemente. Por ejemplo, los panaderos y las harinas, los pintores y los disolventes, los trabajadores de almazaras y las aceitunas (4) o el personal sanitario y el látex. Surge así una alergia que puede llegar a incapacitar al individuo para el desarrollo de su tarea profesional y que constituye un gran problema sanitario que implica importantes pérdidas socio-económicas.

En el caso de la alergia el principal tratamiento curativo se lleva a cabo desde hace 100 años. Consiste en inyectar periódicamente al paciente extractos de fuentes alergénicas con el fin de lograr su desensibilización gradual. Esos tratamientos son mejorables pues originan frecuentes reacciones adversas y nuevas sensibilizaciones a otros componentes del extracto. En la actualidad, uno de los objetivos prioritarios de investigación es la obtención de una colección de alérgenos purificados de cada fuente biológica para poder realizar el diagnóstico y posterior tratamiento de una forma más segura y eficaz. Este panel mínimo de proteínas, apenas un 0.02% del total de todas las presentes en los extractos, puede suponer a veces más de veinte moléculas diferentes cuya identificación y caracterización es imprescindible a la hora de reemplazarlos. Las técnicas de ingeniería genética han permitido optimizar la producción de estos alérgenos (5), a veces tan escasos en los materiales de los que proceden, mediante su síntesis a gran escala en bacterias y levaduras. La manipulación de sus genes permite además obtener variantes con efectos alergénicos atenuados que puedan funcionar como vacunas, similares a las empleadas contra infecciones bacterianas o víricas.

Es además aceptado que con los métodos convencionales utilizados habitualmente en las consultas médicas se produce un alto porcentaje de diagnósticos erróneos. Uno de los principales motivos es la reactividad cruzada que se produce por la presencia de epítopos comunes en fuentes biológicas de muy diverso origen, lo cual provoca polisensibilizaciones en los pacientes. El diagnóstico molecular (6) realizado a partir de alérgenos puros permitirá prescribir vacunas mucho más sencillas y seguras que las empleadas en la actualidad. Por esta razón, las empresas farmacéuticas han iniciado una carrera para obtener esas proteínas que les permitan realizar un eficaz diagnóstico clínico.

Aunque esté todavía por llegar un tratamiento personalizado de cada paciente, la identificación precisa del agente causante mediante un buen diagnóstico, la investigación de nuevas vías y formatos de administración de las vacunas, y un profundo análisis de los mecanismos celulares que se producen en respuesta a estos tratamientos, mejorarán sin duda la calidad de vida de estos enfermos que, en breve, serán multitud.

REFERENCIAS
1. Gould HJ & Sutton BJ (2008) "IgE in allergy and asthma today". Nature Reviews:Immunology 8:205-217.
2. Pomés A & Villalba M. (2007) "Alérgenos" En: Tratado de alergología I. Pelaez A & Dávila IJ Ed. SEAIC, pp 3-26.
3. Boyce JA, Assa'ad A, Burks AW et al. (2010) "Guidelines for the diagnosis and management of food allergy in the United States: report of the NIAID-sponsored expert panel". J Allergy Clin Immunol. 126(6 Suppl):S1-58.
4. Palomares O, Alcántara M, Quiralte J, Villalba M, Garzón F, Rodríguez R. (2008) "Airway disease and thaumatin-like protein in an olive-oil mill worker" N Engl J Med. 20;358(12):1306-8.
5. Valenta R, Ferreira F, Focke-Tejkl M, et al. (2010) "From allergen genes to allergy vaccines" Annu Rev Immunol. 28:211-41.
6. Barber D, de la Torre F, Feo F, et al. (2008) "Understanding patient sensitization profiles in complex pollen areas: a molecular epidemiological study". Allergy 63:1550-8.

Fuente: Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular.

jueves, 2 de junio de 2011

Blanqueando el papel con una proteína



Un grupo de investigación de la Universidad Complutense de Madrid estudia cómo hacer más estable térmica y químicamente a la xilanasa, una proteína de potencial importancia biotecnológica en el blanqueamiento del papel.


¿Cuando utilizamos una hoja de papel no pensamos en el proceso de fabricación del mismo, salvo en lo relativo a la materia prima de la que procede, la madera, experimentando una vaga sensación de contribuir a deforestar el planeta, para desecharla a continuación. Solemos preferir que el papel sea blanco, pero no pensamos en las consecuencias que el blanqueamiento de la pasta de papel tiene para el medio ambiente.

La pasta de papel contiene celulosa, hemicelulosa y lignina siendo la lignina la responsable de su color marrón oscuro. Su blanqueamiento químico tradicional combina un pretratamiento con álcali con un preblanqueamiento con oxígeno resultando una pasta de papel amarillenta. El blanqueo definitivo se realiza con productos químicos que pueden generar residuos organoclorados muy tóxicos, lo que lleva a las fábricas de papel a efectuar tratamiento de vertidos.

En la pasta de papel, la lignina se encuentra anclada a la hemicelulosa, por lo que si eliminamos esta, la lignina se desprende de la pasta con facilidad y al necesitarse menos agentes químicos para blanquearla, disminuye la toxicidad de los vertidos. Nuestro objetivo es quitarle ese anclaje a la lignina y para hacerlo hay que conseguir degradar el xilano, que es el componente mayoritario de la hemicelulosa. La clave está en una proteína: la xilanasa.

Pero ¿cómo obtenemos la xilanasa? La historia se remonta a 1944, cuando la investigadora del ejército de los Estados Unidos, Mary Mandels, aisló el hongo filamentoso Trichoderma reesei de los uniformes de los soldados destinados en las islas Salomón, que se llenaban de agujeros. Los uniformes eran de algodón (celulosa prácticamente pura) y el hongo crecía a base de fabricar unas proteínas, las celulasas, con las que “digería” los uniformes. En la década de los 80 se envió una muestra de un mutante de este hongo hiperproductor de celulasas (Trichoderma reesei QM 9414) a la Universidad Complutense de Madrid. Los departamentos de Bioquímica y de Ingeniería Química de la Facultad de Químicas comenzaron a estudiar las celulasas que producía el hongo cuando crecía, no sobre telas de algodón, sino sobre paja de trigo. Al sustituir el algodón por la paja se obtenía el hongo y al mismo tiempo se daba salida a los residuos agrícolas generados tras cosechar el trigo. Pero la utilización de paja presentaba una ventaja adicional ya que además de celulosa, contiene xilano y el hongo producía xilanasa para digerirlo. Este hecho nos ha permitido dar un golpe de timón en la década actual y comenzar a obtener la xilanasa en el departamento de Bioquímica bajo la dirección de la Dra. Pilar Estrada. Puesto que la utilización industrial de la xilanasa se hace complementando los procesos químicos tradicionales, la xilanasa debe funcionar a temperaturas altas y en medios que la inactivan. Nuestros estudios se centran en su estabilización buscando aditivos que la hagan más estable a temperaturas altas, como los polialcoholes (xilitol, sorbitol, etc.) y más resistente a productos químicos agresivos.

Además del blanqueamiento de la pasta de papel, la xilanasa favorece la digestibilidad de los piensos animales al reducir su viscosidad, aumenta el volumen del pan al hacer que la harina sea más ligera y el pan más blando, elimina el aspecto fangoso de la cerveza al disminuir su viscosidad y clarifica los zumos de frutas por el mismo motivo. Finalmente, su utilización en la industria textil para blanquear las fibras permite reducir el tratamiento químico convencional y disminuir los vertidos tóxicos. Por todo esto, la xilanasa es, hoy en día, una de las proteínas más interesantes desde el punto de vista industrial y nuestros estudios sobre su estabilidad química y térmica contribuirán a mejorar sus aplicaciones biotecnológicas y por tanto a preservar el medioambiente.

Esta noticia ha sido merecedora de uno de los premios en la modalidad de noticia científica del III Concurso de Divulgación Científica de la Universidad Complutense de Madrid (2010).

Fuente: Universidad Complutense de Madrid

miércoles, 11 de mayo de 2011

El profesor de la UCO Manuel Tena Sempere recibe el premio de la Sociedad Europea de Endocrinología



El catedrático de la Universidad de Córdoba Manuel Tena Sempere ha recibido esta semana el premio “European Journal of Endocrinology Prize (EJE)”, con el que la Sociedad Europea de Endocrinología reconocer anualmente el trabajo y la trayectoria de los científicos menores de 45 años especializados en endocrinología.

El galardón ha sido otorgado en años anteriores a quienes en la actualidad son los endocrinólogos más influyentes a nivel internacional. Por eso, Tena Sempere lo ha recibido, según sus palabras, con “una satisfacción y una considerable responsabilidad. Satisfacción por lo que implica de reconocimiento de la labor continuada de todo nuestro equipo, en el que trabajamos muchas personas, desde investigadores senior hasta estudiantes de doctorado y técnicos, que han contribuido todos decisivamente a la consecución de este premio. Por otra parte, es una gran responsabilidad engrosar un listado de colegas de tanto prestigio como los ganadores de este premio; espero estar a la altura”.

A pesar de ello, el catedrático de la UCO asegura que para los investigadores “los premios no son el motor de nuestro trabajo; yo diría que tampoco lo es el salario, que en muchas partes de la carrera investigadora es escaso e incierto. Nuestra profesión tiene un alto componente vocacional, y en ella son especialmente importantes las evaluaciones y valoraciones recibidas de nuestros colegas. En este sentido, recibir un premio europeo como este supone un reconocimiento por parte de los propios compañeros, un cierto aval a la trayectoria recorrida y un aliciente para seguir haciendo las cosas con mayor dedicación aún”.
Actualmente, el equipo de investigación que dirige Tena Sempere trabaja en diversos proyectos encaminados a la caracterización de los mecanismos básicos de control de la pubertad y el sistema reproductor, con especial atención a su modulación por factores metabólicos y el peso corporal.

Fuente: Universidad de Córdoba (Spain).

lunes, 9 de mayo de 2011

Científicos de CABIMER destacan el papel del sistema inmune en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas



El Laboratorio de Terapias Avanzadas en Inmunorregulación y Neuroprotección, del Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa (CABIMER), que dirige David Pozo, considera que el sistema inmune tiene una gran importancia como elemento desencadenante o cronificador de enfermedades neurodegenerativas. Para ello se centra en el estudio de los mecanismos que lo alteran, muchos de ellos comunes en enfermedades como la Esclerosis Múltiple, la Esclerosis Lateral Amiotrófica, el Alzheimer y el Parkinson.

“Nuestra estrategia se basa en tratar de entender esos mecanismos de desregulación del sistema inmune para modularlos, en lo posible, mediante la utilización de moléculas endógenas que se encuentran presentes en nuestro organismo, como determinados neuropéptidos. Son proteínas de pequeño tamaño producidas tanto por células del sistema nervioso como del sistema inmune, que forman parte del entramado molecular por el que dialogan entre sí estos sistemas. En concreto estudiamos el eje formado por los neuropéptidos VIP (Péptido Intestinal Vasoactivo), capaces de modificar la respuesta inflamatoria y de tolerancia del sistema inmunológico, y la molécula ADNP (Activity Dependent Neuroprotective Protein), de efecto neuroprotector”, apunta el investigador.

Estas aproximaciones terapéuticas llevan implícita una doble función: inmunomoduladora, porque modifica la respuesta del sistema inmunológico para frenar el proceso neurodegenerativo; y neuroprotectora. Sus trabajos van encaminados a la intervención de los procesos de equilibrio del sistema inmune, bien a través de la utilización directa de neuropéptidos, o bien a través de terapia celular. En esta última, el marco experimental, permitiría infundir al paciente células inmunes T-reguladoras específicas de antígeno, sustancia que desencadena la formación de anticuerpos y puede causar una respuesta autoinmune.
El octapeptido NAP, neuroprotector e inmunoregulador

“Son células del propio paciente que podrían utilizarse después de manipulación ex vivo, en el laboratorio. De este modo actuarían desactivando la respuesta del sistema inmunitario de forma específica, favoreciendo la tolerancia a un determinado antígeno, en este caso, el desencadenante del proceso neurodegenerativo”, indica David Pozo, que señala: “Aunque los resultados se han obtenido de ensayos realizados en modelos de animales, otros grupos de investigación ya han trabajado infundiendo células T-reguladoras en pacientes con esclerosis múltiple”.

Gracias a estos ensayos, “estamos empezando a entender cuándo y dónde manipular una respuesta inmune inflamatoria en el sistema nervioso central, favoreciendo incluso una respuesta positiva, para tratar los procesos de neurodegeneración”, explica David Pozo.

Fruto de este trabajo son las publicaciones en revistas de referencia internacional como Nanomedicine, EMBO Journal, Journal of Immunology o PLOSOne, junto al registro de 5 patentes, tres de ellas en las que participan las universidades de Sevilla y Pablo de Olavide, el Consejo Superior de Investigaciónes Científicas (CSIC) y la Fundación Reina Mercedes para la Investigación Sanitaria, y las dos más recientes de 2011: “Nanoliposomas funcionalizados con péptidos”, de la Universidad Sevilla y el Servicio Andaluz de Salud.


Fuente: CABIMER. (Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa - Andalusian Molecular Biology and Regenerative Medicine Centre)

jueves, 21 de abril de 2011

Researchers Resurrect Ancient Enzymes to Reveal Conditions of Early Life on Earth






Scientists from Columbia University, Georgia Institute of Technology and the University of Granada have for the first time reconstructed active enzymes from four-billion-year-old extinct organisms. By measuring the properties of these enzymes, they can examine the conditions in which the extinct organisms lived. The results shed new light on how life has adapted to changes in the environment from ancient to modern Earth.

In their study, published in the April issue of Nature Structural & Molecular Biology, the researchers used vast amounts of genetic data to computationally reconstruct the genes of extinct species, a technique known as ancestral sequence reconstruction. The researchers then went a step further and synthesized the proteins encoded by these genes. They focused on a specific protein, thioredoxin, a vital enzyme found in all living cells.

Julio Fernandez, professor in the Department of Biological Sciences, and his team conducted a detailed biophysical analysis of the reconstructed thioredoxin enzymes, using an atomic force microscope with single-molecule resolution.

“Given the ancient origin of the reconstructed thioredoxin enzymes, with some of them predating the buildup of atmospheric oxygen, we expected their catalytic chemistry to be simple,” said Fernandez. “Instead we found that enzymes that existed in the Precambrian era up to four billion years ago possessed many of the same chemical mechanisms observed in their modern-day relatives.”

Further examination of the ancient enzymes revealed some striking features: The enzymes were highly resistant to temperature and were active in more acidic conditions. The findings suggest that the species hosting these ancient enzymes thrived in very hot environments that since then have progressively cooled down, and that they lived in oceans that were more acidic than today.

“By resurrecting proteins, we are able to gather valuable information about the adaptation of extinct forms of life to environmental alterations that cannot be uncovered through fossil record examinations,” said Eric Gaucher, an expert in ancestral sequence reconstruction at the Georgia Institute of Technology.

The researchers are now looking to apply their strategy to other enzymes to get a clearer picture of what life was like on early Earth. Their work could also have applications in biotechnology, where enzymes are playing an increasing role in many industrial processes.

“The unique features we observe in the ancestral enzymes show that our technique could be adapted to generate enhanced enzymes for a wide range of applications,” said Pallav Kosuri, a graduate student and part of the team at Columbia. “If we learn to harness these extinct features, we could potentially improve the efficiency of chemical processes such as the generation of biofuels.”

Fuente: Columbia University, NY.

sábado, 9 de abril de 2011

Obesity Could Mean Infertility for Future Generations







New Haven, Conn. — Levels of the hormone ghrelin are low in obese women, and a study by Yale School of Medicine researchers reports that mice whose mothers had low ghrelin levels were less fertile due to a defect in implantation. The results appear in the April issue of Endocrinology, a publication of The Endocrine Society.

Hormones involved in energy balance and metabolism, such as ghrelin, have been shown to regulate reproductive function in animals and humans. However ghrelin's role in reproductive tract development remains unclear. The current study examined the effect of ghrelin deficiency on the developmental programming of female fertility.

"While our study involved mice, we believe our findings have significant implications for women," said lead author Hugh Taylor, M.D., in the Department of Obstetrics, Gynecology & Reproductive Sciences at Yale School of Medicine. "Our results suggest that low ghrelin levels could program the development of the uterus in the female children of obese women. These women may then be less fertile as adults."

In this study, researchers observed that female mice born of mice with ghrelin deficiency had diminished fertility and produced smaller litters than mice born of mice with normal ghrelin levels. Mice exposed to ghrelin deficiency in-utero demonstrated alterations in uterine gene expression, which lead to impaired embryo implantation and consequently low fertility.

Other Yale researchers on the study include: J. Ryan Martin, Sarah Lieber, James McGrath, Marya Shanabrough and Tamas Horvath.

Fuente: Yale University.

martes, 22 de febrero de 2011

Stanford researchers study how disordered proteins spread from cell to cell, potentially spreading neurodegenerative disease






BY SANDEEP RAVINDRAN
Photos courtesy of Ron Kopito

One bad apple is all it takes to spoil the barrel. And one misfolded protein may be all that's necessary to corrupt other proteins, forming large aggregations linked to several incurable neurodegenerative diseases such as Huntington's, Parkinson's and Alzheimer's.

Stanford biology Professor Ron Kopito has shown that the mutant, misfolded protein responsible for Huntington's disease can move from cell to cell, recruiting normal proteins and forming aggregations in each cell it visits.

Knowing that this protein spends part of its time outside cells "opens up the possibility for therapeutics," he said. Kopito studies how such misfolded proteins get across a cell's membrane and into its cytoplasm, where they can interact with normal proteins. He is also investigating how these proteins move between neuronal cells.

The ability of these proteins to move from one cell to another could explain the way Huntington's disease spreads through the brain after starting in a specific region. Similar mechanisms may be involved in the progress of Parkinson's and Alzheimer's through the brain.

Kopito discussed his research Friday at the annual meeting of the American Association for the Advancement of Science in Washington, D.C.

Not all bad

Not all misfolded proteins are bad. The dogma used to be that all our proteins formed neat, well-folded structures, packed together in complexes with a large number of other proteins, Kopito said. But over the past 20 years, researchers have found that as much as 30 percent of our proteins never fold into stable structures. And even ordered proteins appear to have some disordered parts.

Disordered proteins are important for normal cellular functions. Unlike regular proteins, they interact with only one partner at a time. But they are much more dynamic, capable of several quick interactions with many different proteins. This makes them ideal for a lot of the standard communication that happens within a cell for its normal functioning, Kopito said.

But if some of our proteins are always disordered, how do our cells tell which proteins need to be properly folded, and which don't? "It's a big mystery," said Kopito, and one that he's studying. This question has implications for how people develop neurodegenerative diseases, all of which appear to be age-related.

Huntington's disease is caused by a specific mutated protein. But the body makes this mutant protein all a person's life, so why does that person get the disease in later adulthood? Kopito said it's because the body's protective mechanisms stop doing their job as we get older. He said his lab hopes to determine what these mechanisms are.

A bad influence

But it's clear what happens when these mechanisms stop working – misfolded proteins start recruiting normal versions of the same protein and form large aggregations. The presence of these aggregations in neurons has been closely linked with several neurodegenerative diseases.

Kopito found that the mutant protein associated with Huntington's disease can leave one cell and enter another one, stirring up trouble in each new cell as it progresses down the line. The spread of the misfolded protein may explain how Huntington's progresses through the brain.

This disease, like Parkinson's and Alzheimer's, starts in one area of the brain and spreads to the rest of it. This is also similar to the spread of prions, the self-replicating proteins implicated in mad cow disease and, in humans, Creutzfeldt-Jakob disease. As the misfolded protein reaches more parts of the brain, it could be responsible for the progressive worsening of these diseases.

Now that we know that these misfolded proteins spend part of their time outside of cells, traveling from one cell to another, new drugs could target them there, Kopito said. This could help prevent or at least block the progression of these diseases.

Kopito is currently working to figure out how misfolded proteins get past cell membranes into cells in the first place. It is only once in the cell's cytoplasm that these proteins can recruit others. So these studies could help find ways to keep these mischief-makers away from the normal proteins.

He is also collaborating with biology Professor Liqun Luo to track these proteins between cells in the well-mapped fruit fly nervous system. In the future, Kopito said he hopes to link his cell biology work to disease pathology in order to understand the role misfolded proteins play in human disease.

Sandeep Ravindran is a science-writing intern at the Stanford News Service.

Fuente: Stanford University

domingo, 6 de febrero de 2011

El grupo del Dr. Emilio Fernández Reyes de la UCO trabaja sobre la asimilación del nitrato en las algas



Según nos cuenta el grupo de investigación en su web:

Nuestro grupo ha enfocado su atención sobre los siguientes aspectos:

1.Transporte y reducción de nitrato/nitrito.

Se identificaron a las proteínas NRT2 como las responsables del transporte de alta afinidad de nitrato/nitrito. Pueden actuar como sistemas de un componente o, en combinación con NAR2, de dos. Las proteínasNAR1 median el transporte de alta afinidad de nitrito al cloroplasto según la disponibilidad de carbono, y cuya contrapartida en plantas aún no se ha identificado.

2. Metabolismo del molibdeno y ensamblado de la apo-enzima.

El molibdeno es esencial para la construcción del sitio activo de reducción de nitrato donde participa en la forma activa de cofactor de molibdopterina (Moco).Hemos identificado MOT1 como un transportador de molibdato de alta afinidad y MCP1 como una proteína portadora de Moco que participa en su protección frente a la degradación por oxígeno, y su transferencia a la apo-enzima.

3. Señalización por nitrato y amonio de la regulación de la ruta.

El nitrato no solamente es una fuente de nitrógeno esencial sino que también es una señal positiva de la expresión de los genes de la ruta y de otros procesos celulares. Por el contrario,el amonio y sus derivados suministran una señal negativa. Hemos construido una biblioteca ordenada de mutantes insercionales para identificar genes reguladores. El “sensing” de nitrato por el promotor del gen de la nitrato reductasa depende exclusivamente de las concentraciones de nitrato intracelular determinadas por la actividad de los transportadores. Hemos caracterizado NIT2 como un factor transcripcional del tipo de cremallera de leucinas que media la señal de nitrato. La señalización negativa es compleja y depende de la activad de diversos genes.


Algunas de sus publicaciones son:

1. Tejada-Jiménez M, Llamas A, Sanz-Luque E, Galván A,Fernández E (2007) A high-affinity molybdate transporter in eukaryotes. Proc Natl Acad Sci U S A. 104(50):20126-20130.

2. Llamas A, Tejada-Jimenez M, Gonzalez-Ballester D, Higuera JJ, Schwarz G, Galvan A, Fernandez E (2007)s.Eukaryotic Cell 6 (6): 1063-1067 .

3. Camargo A, Llamas A, Schnell RA, Higuera JJ, González-Ballester D, Lefebvre PA, Fernández E, Galván A. (2007)Nitrate Signaling by the Regulatory Gene NIT2 in Chlamydomonas. Plant Cell. 19: 3491-3503.

4. González-Ballester D, de Montaigu A, Higuera JJ,Galván A and Fernández E (2005b)Functional Genomics of the Regulation of the Nitrate Assimilation Pathway in Chlamydomonas. Plant Physiol 137 (2): 522-533

5. Leon-Banares R, Gonzalez-Ballester D, Galvan A, Fernandez E (2004) Transgenic microalgae as green cell-factories. Trends Biotech 22 (1): 45-52

Fuente: Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Ciencias, Universidad de Córdoba (Spain).

viernes, 28 de enero de 2011

Nanocapsule delivers radiotherapy

‘Hot’ nanocapsules can deliver targeted radiotherapy to individual organs, new research has shown.





Texto: Pete Wilton


A team, including Ben Davis and Malcolm Green of Oxford University’s Department of Chemistry, report in Nature Materials how they created a ‘cage’ out of a single-walled carbon nanotube and then filled this tube with molten radioactive metal halide salts.

Once the cage, and its cargo of salts, cooled the ends of the tube sealed to create a tiny radioactive nanocapsule with a ‘sugary’ outer surface that helps to improve its compatibility inside the body.

Using this method the team were able to create nanocapsules that could deliver a highly concentrated dose of radiation (800% ionizing dose per gram) of the kind needed for radiotherapy. They then used mice to test how these radioactive nanocapsules would be taken up by the body.

They found that the nanocapsules accumulated in the lung tissue but not in the thyroid, stomach, or bladder as occurred with ‘free’ doses of radioactive salts introduced without first being encapsulated. Even after a week in the body the nanocapsules remained stable without any significant leaking of radiation beyond the lung.

Whilst a lot of further work would be needed to create a treatment for humans, it’s the first time that researchers have shown how such a nanocapsule system for targeted radiotherapy might be made to work inside the body.

As the accompanying News & Views article notes this demonstration shows that: ‘radiosurgery at the nanoscale, from within the human body may have moved a step closer from science fiction to clinical practice.’

Image: Nanocapsules by Gerard Tobias

Fuente: University of Oxford (UK).

martes, 18 de enero de 2011

Slimy secrets

Imagen: Cortesía de SEAS.

Biofilm finding may provide new direction in antimicrobial research





Texto: Michael Rutter

By rethinking what happens on the surface of things, engineers at Harvard University have discovered that Bacillus subtilis biofilm colonies exhibit an unmatched ability to repel a wide range of liquids — and even vapors.

Centimeters across yet only hundreds of microns thick, such slimy bacterial coatings cling to the surfaces of everything from pipes to teeth and are notoriously resistant to antimicrobial agents. The researchers now suspect they know the secret to a biofilm’s resiliency.

Published in the Jan. 5 early edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), the study holds promise for both creating bio-inspired nonwetting materials and developing better ways to eliminate harmful biofilms that can clog pipes, contaminate food production and water supply systems, and lead to infections.

“By looking at biofilms from a materials perspective rather than a cellular or biochemical one, we discovered that they have a remarkable ability to resist wetting to an extent never seen before in nature,” says lead author Alex Epstein, a graduate student at the Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). “In fact the biofilm literally resisted our initial efforts to study it.”

The finding came about serendipitously, as the original intention of the researchers was to study the structure of the biofilm. To image the interior of the biofilm, the team had to soak it with liquids such as ethanol and acetone, which normally spread and seep easily into a surface.

“But to our surprise, it was impossible. The liquids kept beading up on the surface and wouldn’t infiltrate the colonies,” says Epstein, who is a member of the laboratory of Joanna Aizenberg, Amy Smith Berylson Professor of Materials Science at SEAS, Susan S. and Kenneth L. Wallach Professor at the Radcliffe Institute, and a core member of the Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard.

As the Aizenberg lab studies materials and wetting, the engineers immediately recognized the significance of what they were observing. It turns out that biofilm has an unprecedented liquid-repellent surface, thereby revealing a critical clue to what may be responsible for its broad antimicrobial resistance.

Nature offers numerous examples of water-resistant surfaces, such as the lotus leaf, a longstanding inspiration for creating synthetic materials. Until now, however, no model natural systems have been found for broadly repellent materials.

While such surfaces can be manufactured, the top-down process is costly, labor intensive, and reliant on toxic chemicals and brittle structures. A biofilm, however, is living proof that only the simplest and most natural of components are required—namely, a resilient meshwork made from proteins and polysaccharides assembled into a multiscale, hierarchical structure.

At the same time, the finding offers a new perspective on how biofilms are immune to so many different types of biocides. Even the most sophisticated biochemical strategy will be ineffective if a biocide cannot enter the slime to reach the bacteria. In short, the antimicrobial activity of alcohols and other solvents becomes compromised by the strongly nonwetting behavior at clinically relevant concentrations.

The team expects that their newfound knowledge will help alert researchers to the need to consider this requirement when designing ways to destroy harmful biofilms.

“Their notorious resistance to a broad range of biocide chemistries has remained a mysterious and pressing problem despite two decades of biofilm research,” says Aizenberg, a pioneer in the field of biomimicry. “By looking at it as a macroscopic problem, we found an explanation that was just slightly out of view: antimicrobials can be ineffective simply by being a nonwetting liquid that cannot penetrate into the biofilm and access subsurface cells.”

Aizenberg and her colleagues speculate that such strong liquid repellence may have evolved in response to the bacteria’s natural soil environment where water can leach heavy metals and other toxins.

Moreover, the property may underlie the recent success of the use of biofilm as an eco-friendly form of biocontrol for agriculture, protecting plant roots from water-borne pathogens.

Looking ahead, the Harvard team plans to investigate precisely how the biochemical components of biofilms give rise to their exceptional resistance and to test the properties of other bacterial species.

“The applications are exciting, but we are equally thrilled that our findings have revealed a previously undocumented phenomenon about biofilms,” says Aizenberg. “The research should be an inspiring reminder that we have only scratched the surface of how things really work.”

Just as with biofilm, she adds, “It has been a challenge to get deep into the core of the problem.”

Epstein and Aizenberg’s co-authors included Boaz Pokroy, a former postdoctoral fellow in Aizenberg’s group and now a faculty member at Technion (the Israel Institute of Technology), and Agnese Seminara, a postdoctoral fellow at SEAS and participant in the Kavli Institute for Bionano Science and Technology at Harvard University.

The research was funded by the BASF Advanced Research Initiative at Harvard.

Fuente: Harvard University; Harvard Gazette.

jueves, 13 de enero de 2011

Un estudio demuestra que la leche de cabra puede considerarse un alimento funcional

Miembros del grupo de investigación AGR206 de la Universidad de Granada






Investigadores de la UGR comprueban que la leche de cabra presenta beneficiosas características nutricionales que mejoran el estado de salud

Han determinado que la leche de cabra contiene muchos nutrientes que la hacen comparable a la leche materna


El grupo de investigación AGR 206 del Departamento de Fisiología e Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos “José Matáix” de la Universidad de Granada, que coordina la profesora Margarita Sánchez Campos, ha demostrado que la leche de cabra es un alimento con beneficiosas características nutricionales que ayudan a mejorar el estado de salud.

El consumo habitual de la leche de cabra en individuos con anemia por deficiencia de hierro mejora su recuperación, ya que potencia la utilización nutritiva de hierro y la eficacia de regeneración de la hemoglobina: es decir, este tipo de leche minimiza las interacciones entre calcio y hierro. Por otra parte, este tipo de leche protege la estabilidad del ADN, incluso en situaciones de sobrecarga de hierro, derivadas de tratamientos prolongados con este mineral, para paliar la anemia.

Los científicos de la UGR han comprobado que la leche de cabra contiene muchos nutrientes que la hacen comparable a la leche materna, como ocurre con la caseína. La leche de cabra contiene menos caseína del tipo alfa 1 como sucede en la leche de mujer, que son las responsables de la mayoría de las alergias a la leche de vaca. Por lo tanto, es hipoalergénica. “Por este motivo, en algunos países es utilizada como base para la elaboración de leches maternizadas en sustitución de la leche de vaca”, destacan los investigadores de la UGR.

Además, otro aspecto beneficioso guarda relación con la cantidad y naturaleza de sus oligosacáridos. La leche de cabra presenta más oligosacáridos de composición parecida a los de la leche materna. Estos compuestos llegan al intestino grueso sin digerir y actúan como prebióticos, es decir ayudan al desarrollo de una flora probiótica que compite con la flora bacteriana patógena, eliminándola.

Menos lactosa

Al mismo tiempo, la leche de cabra contiene una menor proporción de lactosa que la de vaca, aproximadamente un 1% menos, “pero al tener mayor digestibilidad puede ser tolerada por algunos individuos con intolerancia a este azúcar de la leche”.

La diferencia esencial existente entre la composición de la leche de vaca y cabra radica en la naturaleza de su grasa, y no sólo por el pequeño tamaño de los glóbulos, sino más bien debido a la composición que esta grasa muestra en cuanto al perfil de sus ácidos grasos. Contiene más ácidos grasos esenciales (linoleico y araquidonico) que la leche de vaca. Ambos son de la serie omega 6. Por otro lado, presenta un 30-35% de ácidos grasos de cadena media (C6-C14) MCT frente a la de vaca que sólo tiene un 15-20%. Estos ácidos grasos son una fuente rápida de energía y no son almacenados como tejido adiposo. Además, la grasa de la leche de cabra disminuye los niveles de colesterol total y mantiene unos niveles adecuados de triglicéridos y transaminasas (GOT y GPT). Esto hace que sea un alimento de elección para la prevención de enfermedades cardiovasculares.

Los científicos de la UGR apuntan que, respecto a su composición mineral, la leche de cabra es rica en calcio y fósforo, “siendo altamente biodisponibles y favoreciendo su depósito en la matriz orgánica del hueso, lo que da lugar a una mejora en los parámetros de formación ósea”. Asimismo presenta mayor cantidad de zinc y selenio, micronutrientes esenciales para la defensa antioxidante y prevención de enfermedades neurodegenerativas.

Por todas estas razones, los científicos consideran que “la leche de cabra puede considerarse un alimento natural funcional, y debe potenciarse su consumo habitual (o el de sus derivados) entre la población en general y, especialmente, entre todas aquellas personas que presenten alergia, intolerancia a la leche de vaca, problemas de malabsorción, colesterol elevado, anemia, osteoporosis o tratamientos prolongados con suplementos de hierro”.

Contacto: Mª José Muñoz Alférez. Departamento de Fisiología e Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos “José Matáix” de la Universidad de Granada. Teléfono: 958 248 319. Correo electrónico: malferez@ugr.es

Fuente: Universidad de Granada.

martes, 14 de diciembre de 2010

Células que calculan

Investigadores españoles abren una nueva vía hacia los ordenadores biológicos



Una red de células modificadas que puede hacer cálculos complejos representa una nueva vía hacia los ordenadores biológicos que proponen científicos españoles, en lo que representa un avance importante en el campo de la biología sintética. Los investigadores, en su mayor parte de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, han diseñado y construido redes de computación biológica distribuida con levaduras (organismos unicelulares) modificadas genéticamente que se pueden combinar de muchas maneras distintas, en las que las conexiones son moléculas. Cada red básica define una función lógica y la combinación de las células y de sus conexiones permite construir dispositivos sintéticos cada vez más complejos. Los resultados del trabajo, liderado por Ricard Solé y Francesc Posas, se publican en la revista Nature.

El primer circuito que diseñaron fue una puerta lógica AND con dos tipos de células que responden a dos estímulos (el cloruro de sodio y el estradiol) y una feromona como conexión. La presencia del cloruro de sodio estimula una célula para que produzca la feromona, que es recibida por la segunda célula. Además, esta es sensible al estradiol y cuando recibe los dos estímulos y solo entonces, da lugar al producto final deseado, que puede ser una proteína fluorescente. De forma similar implementaron una puerta OR y posteriormente las otras funciones booleanas, reutilizando los componentes de las anteriores.

Hasta ahora la biología sintética había intentado diseñar ordenadores vivos a partir de los conceptos básicos de la electrónica, recuerdan los investigadores. Esta aproximación tenía el problema de cómo conectar las diferentes partes de los circuitos. En electrónica esta conexión se consigue mediante un cable que transmite la electricidad entre elementos separados en el espacio, cosa que no se puede reproducir en un sistema vivo, por lo que había fracasado hasta ahora como principio de diseño y no se había alcanzado uno de los objetivos de la biología sintética: la combinación de diferentes partes para conseguir objetivos complejos.

En el actual trabajo se ha resuelto el problema con una nueva teoría que permite construir circuitos avanzados utilizando células vivas como unidades básicas y muy pocas conexiones. Es un sistema, señalan los investigadores, que permite crear muchos circuitos diferentes con un mínimo de células existentes. Además, una vez un circuito está establecido, es susceptible de ser reprogramado añadiendo únicamente un determinado compuesto en el medio de cultivo. La capacidad de respuesta de estos sistemas se podría aplicar a la detección de moléculas y su posterior degradación, a la interacción con determinadas células diana y su control y al diseño de poblaciones celulares con capacidad de comportarse como tejidos artificiales.

Fuente: El País.

viernes, 26 de noviembre de 2010

Stem cells and genetic programming : lessons from fundamental research








Female mammals carry two identical sex chromosomes, two X chromosomes, whilst males possess only a single X chromosome.

To avoid the effects of this imbalance, a mechanism is activated in females during embryonic development which ensures the silencing of the genes present on one of the two X chromosomes present in each cell. This mechanism ensures that cells of males and females express equally the genes present on the X chromosome.

The mechanisms responsible for this X-chromosome inactivation are under investigation in the unit of Mouse Molecular Genetics (Institut Pasteur/CNRS URA 2578), headed by Philip Avner. The scientists in this unit have previously identified three factors controlling directly the onset of this process in the embryo. In collaboration with the team of Dr.Ian Chambers at the University of Edinburgh, they have now characterised a further three factors implicated in a complementary second level of regulation.
Interestingly some of these factors have previously been shown to be able to induce adult cells of specialised tissues such as the skin to move towards the undifferentiated or stem cell state. When this ‘deprogrammation’ occurs in female cells it is accompanied by the reactivation of genes on the inactive X chromosome. This suggests that there are common molecular mechanisms between the reactivation of the inactive X and the process of reprogrammation/deprogrammation.

The discovery of scientists from the Institut Pasteur and CNRS by contributing to the identification of these underlying common regulatory mechanisms. underlines the importance of fundamental research for our understanding of the nature of the developmental plasticity of embryonic stem cells, an area of potential major interest for the development of novel therapeutics and public health.
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These works received financial supports from the Agence Nationale de la Recherche Scientifique and the Epigenome European Network of Excellence.

Picture : The inactivated X-chromosom appears in green, via the non-coding ARN Xist, which covers it in the nucleus of each cell of female mammals. © Institut Pasteur

Scientists at the Institute Pasteur and CNRS have identified key regulatory factors controlling one of the critical developmental processes occurring during embryo development : X-inactivation, which ensures the silencing of the genes carried by one of the two X chromosomes present in all cells of female mammals. These regulatory factors are also implicated in maintaining the capacity of embryonic stem cells to give rise to the different tissues which form our organism, such as the skin, liver and brain. And these same regulatory factors are also capable of ‘reprogramming' the genomes of adult cells so that they lose their specialisation and return to the stem cell state. The research published in Nature contributes to our understanding of the fundamentals governing the stem cell state, a knowledge which will be necessary for controlling the differentiation of these cells and developing their use as a base for novel therapeutic stratégies.


Fuente: Instituto Pasteur.

miércoles, 24 de noviembre de 2010

Deporte para un cerebro mas sano.





Médicos, investigadores, medios de comunicación… en boca de todos se oyen los beneficios del deporte y el ejercicio regular para conservar el cuerpo en forma, prevenir enfermedades cardiovasculares y sentirse mejor anímicamente. Lo que no suelen añadir es que el ejercicio es también un escudo de protección de nuestro cerebro y un estimulador del aprendizaje y la memoria. Así lo han demostrado neurocientíficos como Fernando Gómez-Pinilla, que nos contará hoy en Redes cómo se benefician nuestras neuronas de la actividad de los músculos.

Fuente: Redes para la Ciencia.

jueves, 5 de agosto de 2010

Los humanos ganan a los ordenadores



Un juego en red para resolver un problema biológico obtiene mejores resultados que un programa informático

Miles de jugadores en red, la mayoría no especializados, han demostrado resolver mejor la forma que adoptan las proteínas que los programas informáticos más avanzados, han hallado científicos de la Universidad de Washington (en Seattle). Averiguar cómo se pliegan las largas cadenas de aminoácidos de las proteínas en la naturaleza -su estructura en tres dimensiones- es uno de los grandes problemas de la biología actual, al que numerosos equipos dedican enormes recursos informáticos.

La estructura en tres dimensiones de una proteína es clave para comprender su función biológica y para diseñar fármacos que interactúen con ella. Sin embargo la predicción por ordenador de la estructura de una proteína representa un desafío muy grande porque hay que analizar un gran número de posibilidades hasta alcanzar la solución, que se corresponde con un estado óptimo de energía. Es un proceso de optimización.

En la Universidad de Washington David Baker y sus colegas decidieron en 2005 iniciar un proyecto de computación distribuida para aprovechar los tiempos muertos de los ordenadores de los voluntarios que se apuntaran. Se llamaba Rosetta@home y fue todo un éxito, como era de esperar tras el primero de este tipo, lanzado en 1999 por la organización SETI de búsqueda de vida extraterrestre. Sin embargo, pronto empezaron a llegar comentarios de algunos usuarios, que creían que podían hacer el trabajo más deprisa de lo que lo hacía el ordenador. De hecho, los humanos todavía disponen de un talento mucho más evolucionado para la manipulación espacial que los ordenadores, recuerda Eric Hand en un comentario en la revista Nature, donde se comunica este experimento.

El caso es que Baker se apoyó en informáticos para crear en 2008 un juego en red asociado a Rosetta@home, que llamaron Foldit (pliégalo, en inglés). En él los jugadores compiten, colaboran, desarrollan estrategias, acumulan puntos y escalan niveles, mientras manipulan proteínas simplificadas con herramientas intuitivas pero según las reglas de la bioquímica.

Para los jugadores que no saben nada de biología molecular se prepararon unos niveles de introducción, y se ha demostrado, según los científicos, que los mejores jugadores son en su mayoría, ajenos a la bioquímica.

Para comprobar su pericia, los científicos plantearon a los jugadores 10 problemas concretos de estructuras de proteínas que conocían pero que no se habían hecho públicas. Encontraron que en algunos de estos casos, concretamente cinco, el resultado alcanzado por los mejores jugadores fue más exacto que el de Rosetta. En otros tres casos las cosas quedaron en tablas y en dos casos ganó la máquina.

Además, las colaboraciones establecidas entre algunos de los jugadores dieron lugar a todo un nuevo surtido de estrategias y algoritmos, algunos de los cuales se han incorporado ya al programa informático original. "Tan interesantes como las predicciones de Foldit son la complejidad, la variedad y la creatividad que muestra el proceso humano de búsqueda", escriben los autores del trabajo, entre los que figuran, algo insólito en un artículo científico, "los jugadores de Foldit".

"La integración de la resolución de problemas visual y la capacidad de desarrollar estrategias de los humanos en los algoritmos de computación tradicionales a través de juegos en red interactivos constituye un enfoque nuevo y poderoso para resolver problemas científicos para los que existen limitaciones computacionales", aseguran los autores. "Estamos en el inicio de una nueva era, en la que se mezcla la computación de los humanos y las máquinas", dice Michael Kearns, un experto en el llamado pensamiento distribuido.

Fuente: El País.

miércoles, 28 de julio de 2010

Avoiding ribosome traffic Jams








Optimization of protein synthesis for efficiency is thought to be highly important for evolutionary fitness. Watch and listen as Yitzhak Pilpel and Tamir Tuller take you on a brief, personalized tour of their findings that mRNA codons are distributed along the length of the message in a manner that modulates ribosome speed during translation. The ribosome "traffic pattern" generated by conserved codon distribution might minimize cellular energy expenditure.

Fuente: Cell Press, Cell Abstracts

miércoles, 14 de julio de 2010

Genética de la resistencia a antibióticos de uso común.




Científicos de la Universidad de Sevilla (US) estudian genes de bacterias responsables de la resistencia a quinolonas, uno de los grupos de antibióticos más utilizados en humanos en la actualidad. Para ello, el grupo dirigido por el catedrático Álvaro Pascual Hernández ha recibido un incentivo de 155.580 euros, dentro de las ayudas concedidas por la Consejería de Economía, Innovación y Ciencia a Proyectos de Excelencia.


A lo largo de la década de los sesenta del siglo pasado, se introdujo en la práctica clínica un compuesto de alta capacidad antimicrobiana: el ácido nalidíxico. A partir de éste, y mediante distintos procedimientos químicos, la comunidad científica diseñó un gran número de nuevas moléculas con mayor actividad: las fluoroquinolonas.

Las quinolonas se usan en el tratamiento de gran variedad de infecciones intrahospitalarias y comunitarias. Por su actividad frente a enterobacterias, principales causantes de infecciones urinarias, se utilizan y resultan eficaces para combatir estas infecciones. Sin embargo, el principal problema del uso de este nuevo conjunto de moléculas ha sido la rápida aparición de resistencias a las mismas.


Hoy día, las quinolonas son uno de los grupos de antibióticos más utilizados en humanos
La resistencia a quinolonas está mediada por mutaciones cromosómicas en los genes que codifican las enzimas topoisomerasas, que constituyen la diana de este grupo de antimicrobianos. En 1998, Álvaro Pascual y Luís Martínez, investigadores del Departamento de Microbiología (Medicina) de la Universidad de Sevilla publicaron en la revista The Lancet, el primer mecanismo de resistencia a quinolonas mediado por plásmidos en una cepa clínica de K. pneumoniae -aislada en Alabama (EE.UU.)- mediada por el gen qnr (quinolone resistance), y, actualmente, denominado qnrA.

"Ha sido descrito en plásmidos de pesos moleculares cuyo tamaño oscila de 54 a 180 Kb, encontrados en aislados clínicos de K. pneumoniae y E. coli, principalmente, y en otras enterobacterias", subraya Álvaro Pascual Hernández, responsable del proyecto de excelencia Prevalencia, caracterización funcional y relevancia clínica de la resistencia a quinolonas mediada por proteínas pentapeptídicas en enterobacterias y bacterias Gram-positivas.

Más resistente

Según el investigador, este nuevo mecanismo de resistencia produce un efecto sumatorio sobre los anteriormente mencionados (mutaciones cromosómicas), y en consecuencia un aumento significativo del nivel de resistencia a estos antimicrobianos. "Este descubrimiento realizado por nuestro grupo de investigación supuso la primera descripción de resistencia a quinolonas mediada por plásmidos, lo que asociado al amplio uso actual de las quinolonas para el tratamiento de numerosas infecciones, podría conducir a un rápido aumento de la resistencia a estos antimicrobianos mediante mecanismos de diseminación horizontal en los próximos años", asegura el investigador.

Sin embargo, en estudios recientes se ha descrito por primera vez la aparición de resistencia a quinolonas mediadas por plásmidos a través del gen qnrA en España y resto de Europa, lo que parece indicar la amplia distribución de este mecanismo identificado actualmente en cepas clínicas aisladas en América, Asia y Europa. La prevalencia de este mecanismo de resistencia es, sin embargo, desconocida. En España, la resistencia en E. coli de origen urinario a ácido nalidíxico y fluoroquinolonas ha aumentado hasta un 30% y 20%, respectivamente.

La mayoría de las resistencias a quinolonas en estos microorganismos se debe a la aparición de mutaciones cromosómicas y nada se sabe sobre la prevalencia y dispersión de genes qnr en bacterias como E. coli, K. pneumoniae, "Todo ello justifica la necesidad de un estudio de prevalencia que nos permita conocer la importancia de este fenómeno en Andalucía, España y otros países europeos". Asimismo, según los expertos, existe escasa información sobre el papel de qnr en bacterias Gram-positivas.

Es bien conocido que la evolución de los genes de resistencia está condicionada por la presión antibiótica, que se traduce en la aparición de nuevas variantes con sensibilidad reducida. Si los genes qnr siguen este patrón evolutivo, el incremento en la resistencia a quinolonas mediado por estos genes, podría ser dependiente no sólo de los niveles de expresión, sino también de cambios genéticos tanto en el promotor del gen como en la región codificante. Por este motivo, estudios de mutagénesis serían de gran utilidad para determinar la evolución de este mecanismo de resistencia.

Modelo experimental

Para valorar la relevancia in vivo de estos genes se utilizará un modelo experimental de neumonía murina desarrollado por el Servicio de Enfermedades Infecciosas del Hospital Virgen del Rocío de Sevilla.

"Este modelo es idóneo para estudios de eficacia comparativa de diferentes antimicrobianos y nos permitirá estudiar diferentes parámetros (concentración de microorganismos en pulmón, esterilidad o no de los tejidos estudiados, tasa de supervivencia de animales infectados, aparición de cepas mutantes durante el tratamiento) en grupos de animales sometidos a diferentes pautas terapéuticas", subrayan los responsables del proyecto.

De esta forma se puede estimar la importancia de factores dependientes tanto del microorganismo (presencia o no de qnr) como de los antimicrobianos empleados (propiedades farmacocinéticas, esencialmente), y permitirán determinar la relevancia clínica de este nuevo mecanismos de resistencia a quinolonas.

Fuente: Andalucía Investiga.

sábado, 10 de julio de 2010

Genes de la longevidad



Identificación de 150 marcadores que distinguen a los centenarios


La gran mayoría de las personas centenarias tiene un grupo de características genéticas comunes y distintas de las demás personas, han encontrado científicos italianos y estadounidenses. Este descubrimiento indica la posibilidad de que cada individuo pueda en el futuro saber si posee la capacidad genética potencial para vivir muchos años, aunque el estilo de vida y el ambiente sean factores muy importantes también.

Paola Sebastiani, del Departamento de Bioestadística en la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Boston , y sus colegas estudiaron los genomas de 1.055 personas con edades de 100 o más años, y 1.267 personas en un grupo de control, e identificaron 150 marcadores genéticos que son diferentes entre el 90% de los centenarios y los otros individuos elegidos al azar.

"Se cree que una vejez saludable refleja la influencia combinada de factores ambientales, incluidas las elecciones sobre el estilo de vida, y factores genéticos", señala el artículo publicado en Science. Entre los componentes del estilo de vida identificados por estos autores se incluyen la dieta, el ejercicio y el consumo de productos de tabaco. "La importancia de los factores ambientales en la supervivencia hasta una edad avanzada la ilustra el hecho de que la expectativa de vida promedio es de 88 años entre los miembros de la Iglesia Adventista del Séptimo Día", explicó Sebastiani. "Estas personas por exigencias de su religión tienen una conducta beneficiosa para su salud, que lleva a un envejecimiento saludable".

De todos modos otros datos, incluida la observación común de que la longevidad extraordinaria se presenta en familias, apuntan a factores genéticos en un envejecimiento saludable y, especialmente, en la prolongación de la vida entre 10 y 30 años más allá de los 80. Son muchos los genes que están involucrados en una vida larga, por lo cual los autores han desarrollado un modelo que computa la probabilidad de que una persona alcance una longevidad extraordinaria sobre la base de 150 marcadores genéticos. Mediante este modelo los investigadores pudieron pronosticar, con un 77% de acierto, si una persona podría vivir hasta los 100 años de edad, pero reconocen que todavía queda mucho por saber sobre la influencia de los genes en la longevidad individual.

Fuente: El País-

lunes, 21 de junio de 2010

Cells to the Rescue


BY JASON WARSHOF


Michael Wolfe

Necessity is indeed the mother of invention. While limitations on federal funding for embryonic stem cell research—which were partially lifted last March—touched off a series of heated ethical debates nationally, they also sparked new developments in labs like Michael Wolfe’s.

“Researchers know a great deal about embryonic stem cells,” says Wolfe, professor of medicine and chief of gastroenterology at the BU School of Medicine and Boston Medical Center. “But there are other potential sources for obtaining stem cells—all of which can express every gene in a human’s makeup—to investigate and explore. In recent years, we have seen phenomenal progress in these new areas.”

Induced pluripotent stem cells, or iPS cells for short, are adult cells that have been taken from a patient’s skin and then reprogrammed into undifferentiated cells able to develop into any one of the more than 200 types of cells in the human body. Because iPS cells are derived from the patient’s own tissue, they are not susceptible to rejection by the immune system when reintroduced, thereby potentially eliminating the need for immunosuppressants. With support from the Hartwell Foundation, Wolfe is exploring how iPS cells might be used to cure Type 1 diabetes mellitus.

Affecting approximately one in 300 children in the United States, Type 1 diabetes is caused by the immune system attacking pancreatic beta-islet cells, which are responsible for releasing insulin and without which the body is unable to utilize sugars and other nutrients to store and conserve energy. Current treatment options are less than ideal. Insulin replacement therapy requires patients to check their blood sugar levels at regular intervals and to administer painful injections, often multiple times every day. As a result, compliance can be erratic, despite serious long-term health risks, including blindness and renal and cardiovascular disease. Previous efforts to cure the disease by creating artificial beta cells have been unsuccessful.

“What do you think happens?” asks Wolfe. “The body says, ‘I don’t like these cells,’ and destroys them.” Instead, he and his team—including biochemist Michael Boylan and postdoctoral gastroenterology fellow Elisa Valente—are focusing on K-cells, endocrine cells in the upper small intestinal lining (adjacent to the pancreas) that share similarities with beta cells, including the ability to recognize glucose levels in the intestine and to manufacture needed hormones. In other words, says Wolfe, “you have a cell that behaves very much like a beta cell, only it’s not a beta cell,” making K-cells an exciting alternative for Type 1 diabetes research.

Building on results published in Science in 2000, in which Wolfe and his collaborators showed that K-cells can be used to express insulin in genetically altered mice whose beta cells have been destroyed, he is now working to develop a gene therapy treatment that will eliminate Type 1 diabetes in mice by delivering iPS cells to the intestinal lining. These iPS cells are programmed to develop into K-cells capable of producing insulin peptides in response to food ingestion, as well as another peptide that is naturally synthesized by K-cells, called glucose-dependent insulinotropic polypeptide, or GIP. Treatment in humans, a possibility that lies several years down the road, would involve a pain-free, one-time endoscopy and would include a kind of genetic circuit breaker designed to stop the therapy if toxicity develops or if it is no longer required.

To facilitate insulin production in K-cells, Wolfe is collaborating with Gustavo Mostoslavsky, an assistant professor of medicine and an expert in using lentiviruses to modify cells. “The virus we are using in this case has actually been derived from HIV,” says Mostoslavsky. “This sounds scary, but of course the virus has been emptied of its pathogenic qualities while retaining great efficiency at introducing genes into both dividing and nondividing cells.” Many other viruses can introduce genes only into cells that divide.

The peptide replacement technique under development by Wolfe and his colleagues could have far-reaching applications for viral hepatitis, chronic diarrhea, obesity, dwarfism, and other conditions caused by various hereditary and acquired deficiency states.

“We could actually treat anything that has a gene with these little peptide factories,” says Wolfe. “And we could do it with one treatment only, instead of using daily injections. Wouldn’t you rather have one treatment only?”





Fuente: Boston University.