Biología celular

Una bacteria es el primer organismo vivo que añade letras artificiales al ‘alfabeto’ del ADN.

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Científicos del Instituto de Investigación Scripps (EE UU) han diseñado una bacteria cuyo material genético incluye un par adicional de ‘letras’ o bases de ADN que no se encuentran en la naturaleza. El estudio se publica en la revista Nature.
Científicos del Instituto de Investigación Scripps (EE UU) han diseñado una bacteria cuyo material genético incluye un par adicional de ‘letras’ o bases de ADN que no se encuentran en la naturaleza. El estudio se publica en la revista Nature.
El ADN, junto con el ARN, es una de las biomoléculas portadoras de información en los organismos vivos, y esta información se almacena en el emparejamiento de las cuatro bases de ADN, citosina (C) con guanina (G), y adenina (A) con timina (T). Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Scripps (EE UU) ha creado en el laboratorio dos nuevas bases que no se producen en la naturaleza. “Estas forman un tercer par de bases, y el grupo liderado por el investigador Floyd Romesberg ha demostrado que puede ser replicado en la bacteria E. coli”, declara a Sinc Ross Trevor Thyer, de la Universidad de Texas y coautor del artículo.Según explica a Sinc el propio Romesbergm: “Denominamos a nuestra base de ADN no natural X e Y que hemos optimizado durante más de 14 años en el laboratorio. Para esto se sintetizaron más de 300 análogos de nucleótidos, hasta obtener dos que al emparejarse fueran realmente eficientes. Después de este trabajo de optimización intentamos entrar en un entorno mucho más complejo de una célula. Leer el resto de esta entrada »

La extraordinaria capacidad de los espermatozoides para nadar contra corriente.

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Fotografías superpuestas de un espermatozoide humano nadando corriente arriba a lo largo de la pared de un canal microfluídico. Las partículas esféricas indican la orientación del flujo. (Imagen: Vasily Kantsler)
Fotografías superpuestas de un espermatozoide humano nadando corriente arriba a lo largo de la pared de un canal microfluídico. Las partículas esféricas indican la orientación del flujo. (Imagen: Vasily Kantsler)
Los nuevos y espectaculares detalles desvelados en una nueva investigación sobre la capacidad locomotora de los espermatozoides podrían explicar cómo logran viajar a grandes distancias, a través de terreno difícil, para alcanzar el óvulo.De los cientos de millones de células espermáticas que empiezan su viaje por los oviductos, sólo unas pocas viajeras resistentes llegarán a alcanzar su destino. Los espermatozoides no sólo tienen que nadar en la dirección correcta a lo largo de distancias que son alrededor de 1.000 veces mayores que su propio tamaño celular, sino que a lo largo de su travesía están expuestos a corrientes que equivalen a las de un río impetuoso, y además deben soportar la acción de diferentes sustancias químicas.Aunque se sabe que las células espermáticas pueden “oler.” las sustancias emitidas por el óvulo una vez consiguen situarse muy cerca de él, esto no explica cómo navegan durante la mayor parte del viaje.. Leer el resto de esta entrada »

Mayor supervivencia de células cerebrales si se han hecho esfuerzos intelectuales a corta edad.

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Tracey Shors. (Foto: Nick Romanenko / Universidad Rutgers)
Tracey Shors. (Foto: Nick Romanenko / Universidad Rutgers)
Utilizar a fondo nuestro cerebro, particularmente durante la adolescencia, podría ayudar a las células cerebrales a sobrevivir más tiempo, y también afectar positivamente a la manera en que el cerebro funcionará después de la pubertad. Así se deduce de los resultados de una investigación reciente, llevada a cabo por el equipo de Tracey Shors, de la Universidad Rutgers (Universidad Estatal de Nueva Jersey) en Estados Unidos. En este estudio, realizado sobre ratas, se ha comprobado que las células cerebrales recién nacidas en ratas jóvenes que tuvieron éxito en aprender, sobrevivieron mucho más que la misma población de células cerebrales en animales que no lograron dominar la tarea a la que se dirigía el aprendizaje.En esos animales que no aprendieron en el nivel adecuado, tres semanas después de que se crearan las nuevas células cerebrales, casi la mitad de ellas ya habían muerto. En cambio, en los que sí aprendieron, la gran mayoría de células cerebrales aún estaban vivas.Examinando el hipocampo (una región del cerebro asociada con los procesos de aprendizaje) con posterioridad a que las ratas aprendieran a asociar un sonido con una repuesta motora, los científicos encontraron que la inmensa mayoría de las nuevas células cerebrales inyectadas con un tinte unas pocas semanas antes, estaban aún vivas en aquellas ratas que habían aprendido la tarea, mientras que las células de las ratas que no lo habían hecho registraron una notable mortandad. Leer el resto de esta entrada »

El pionero de la computación Alan Turing acertó hace más de 60 años con su teoría biológica de la morfogénesis.

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Turing fue el primero en ofrecer una explicación química de la morfogénesis. Él teorizó que las células biológicas idénticas se diferencian y cambian de forma a través de un proceso llamado reacción-difusión intercelular.
Turing fue el primero en ofrecer una explicación química de la morfogénesis. Él teorizó que las células biológicas idénticas se diferencian y cambian de forma a través de un proceso llamado reacción-difusión intercelular.
Los logros del científico británico Alan Turing como pionero de la computación son bien conocidos, pero no así su influencia en la biología y la química. En su única investigación biológica publicada en una revista académica, Turing propuso una teoría de la morfogénesis, el proceso por el cual células idénticas se diferencian en un organismo, por ejemplo, para formar brazos, piernas, una cabeza y una cola. Ahora, 60 años después de la muerte de Turing, unos investigadores de la Universidad Brandeis, en Waltham, Massachusetts, y la Universidad de Pittsburgh en Pensilvania, de Estados Unidos ambas instituciones, han encontrado la primera prueba experimental que valida la teoría de Turing en estructuras similares a células. Turing fue el primero en ofrecer una explicación química de la morfogénesis. Él teorizó que las células biológicas idénticas se diferencian y cambian de forma a través de un proceso llamado reacción-difusión intercelular. En este modelo, las sustancias de un sistema reaccionan entre sí y se difunden a través de un espacio, como puede ser entre las células en un embrión. Estas reacciones químicas necesitan una agente inhibidor, para suprimir la reacción, y un agente excitatorio, para activarla. Esta reacción química, al difundirse a través de un embrión, creará patrones de células químicamente diferentes.Turing predijo que podrían surgir seis patrones diferentes de este modelo.El equipo de Seth Fraden, profesor de física, e Irv Epstein, profesor de química, creó anillos de estructuras sintéticas comparables a células y dotadas con un sistema de activación e inhibición de las reacciones químicas para poner a prueba el modelo de Turing. Y ciertamente, los investigadores observaron los seis patrones, e incluso un séptimo adicional no previsto por Turing. Leer el resto de esta entrada »

Sintetizado por primera vez un cromosoma eucariota “de diseño”

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Un equipo internacional de científicos ha logrado crear un cromosoma eucariota en el laboratorio. En concreto, han sintetizado el de la levadura Saccharomyces cerevisiae, con el que se fabrica el pan, la cerveza y el vino. Este logro supone un gran paso en el campo de la biología sintética que permitirá el diseño de microorganismos para producir nuevos medicamentos, materias primas para la alimentación y biocombustibles.
Un equipo internacional de científicos ha logrado crear un cromosoma eucariota en el laboratorio. En concreto, han sintetizado el de la levadura Saccharomyces cerevisiae, con el que se fabrica el pan, la cerveza y el vino. Este logro supone un gran paso en el campo de la biología sintética que permitirá el diseño de microorganismos para producir nuevos medicamentos, materias primas para la alimentación y biocombustibles.
Desde que en 2010 el empresario científico Craig Venter anunciara que había logrado crear una bacteria artificial, las técnicas de síntesis de ADN han mejorado rápidamente. Con estos conocimientos, los científicos eran capaces de armar sencillos genomas procariotas, por ejemplo, en bacterias; pero armar un genoma eucariota –más complejo y con el ADN dentro del núcleo–, como el de la levadura, era una hazaña. En 1996 los científicos lograron trazar el mapa genético completo de la levadura. Este organismo unicelular se usa para producir cerveza, biocombustible y medicinas.Pero si además se le equipa de un conjunto completo de cromosomas sintéticos y cambiables, como el que ha diseñado un equipo científico dirigido por Jef Boeke, director del NYU Langone Medical Center, se pueden crear versiones mejoradas de estas importantes materias primas, incluidos nuevos antibióticos o biocombustibles respetuosos con el medio ambiente.“Hemos creado una versión modificada de una secuencia de cromosoma natural. Leer el resto de esta entrada »

Descubierta una nueva función para los ARN no codificantes

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Una investigación demuestra por primera vez que una vía de señalización controla la transcripción de lncRNAs en respuesta a estímulos externos.
Una investigación demuestra por primera vez que una vía de señalización controla la transcripción de lncRNAs en respuesta a estímulos externos.
Un trabajo científico ha demostrado la existencia de una nueva clase de ARNs no codificantes (lncRNA) relevantes para el proceso de adaptación celular a cambios ambientales.El estudio es fruto del trabajo conjunto del Grupo de Investigación en Señalización Celular del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud de la Universidad Pompeu Fabra, y de la European Molecular Biology Laboratory (EMBL) de Heidelberg, Alemania.Este estudio, que se publica en la edición digital de la revista Molecular Cell, significa un importante avance en el campo de la biología molecular.La presencia de ARN no codificantes existe en todos los organismos estudiados; sin embargo, su función no está completamente elucidada. Los resultantes de este trabajo permitirán entender mejor el papel de los lncRNAs en la fisiología celular.Todas las células deben ser capaces de adaptarse a los cambios que se producen en su entorno para sobrevivir a las situaciones de estrés celular. Esta respuesta de adaptación es coordinada por quinasas de respuesta a estrés (SAPK), que reprograman la expresión de los genes de las células para protegerlas. Leer el resto de esta entrada »

La “justicia social” bacteriana.

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Uno de los mecanismos usados por las bacterias estudiadas para evitar el pillaje de las holgazanas se basa en barrer las "sobras" mediante un flujo de fluidos. Las bacterias V. cholerae holgazanas, marcadas en rojo, prosperaban y eran abundantes cuando ese mecanismo antipillaje no funcionaba, en la imagen de la izquierda. Cuando las bacterias vivían en un medio que sí permitía el funcionamiento de dicho mecanismo protector, las V. cholerae trabajadoras, marcadas en amarillo, eran las que prosperaban, mientras que casi ninguna holgazana sobrevivía en la colonia, como se aprecia en la imagen de la derecha. (Imagen: Cortesía de Carey Nadell, Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton)
Uno de los mecanismos usados por las bacterias estudiadas para evitar el pillaje de las holgazanas se basa en barrer las “sobras” mediante un flujo de fluidos. Las bacterias V. cholerae holgazanas, marcadas en rojo, prosperaban y eran abundantes cuando ese mecanismo antipillaje no funcionaba, en la imagen de la izquierda. Cuando las bacterias vivían en un medio que sí permitía el funcionamiento de dicho mecanismo protector, las V. cholerae trabajadoras, marcadas en amarillo, eran las que prosperaban, mientras que casi ninguna holgazana sobrevivía en la colonia, como se aprecia en la imagen de la derecha. (Imagen: Cortesía de Carey Nadell, Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton)
La idea de que todos los individuos en una comunidad deben contribuir al sostenimiento de la misma si se están beneficiando de ella es tan universal que incluso las bacterias tienen un sistema que impide que sus congéneres holgazanas disfruten de los frutos del duro trabajo de las demás. Así se ha constatado en una investigación realizada por científicos de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, Estados Unidos. Las comunidades de bacterias Vibrio cholerae (algunas de cuyas cepas producen el cólera) impiden que sus congéneres holgazanas accedan a nutrientes para cuya obtención no han aportado nada. Las bacterias trabajadoras lo hacen manteniendo el alimento generado por los miembros productivos de la comunidad fuera del alcance de los individuos de V. cholerae que tratan de vivir de los nutrientes ajenos. Al igual que otras bacterias, las V. cholerae suelen vivir en densas comunidades del tipo conocido como biopelícula. Y, también como otras, las V. cholerae secretan enzimas que descomponen las moléculas de interés de manera que las bacterias puedan nutrirse de los componentes de dichas moléculas. Pero no todos los individuos secretan las enzimas; algunos simplemente se alimentan de lo que generan sus vecinas. El equipo de Knut Drescher, Carey Nadell, Bonnie Bassler, Howard Stone y Ned Wingreen ha encontrado dos mecanismos por los cuales este pillaje se impide.
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La edad no es un obstáculo para la regeneración de neuronas

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1aaaSe ha descubierto que lo que limita de manera determinante la regeneración neuronal no es la edad sino la insulina. El hallazgo se ha hecho en gusanos envejecidos, pero es posible que la misma situación descubierta ocurra en otros animales, incluyendo al Ser Humano. En los gusanos estudiados, la insulina es lo que inhibe la capacidad de las neuronas motoras para repararse, un descubrimiento que sugiere que el deterioro de la salud del sistema nervioso podría no ser inevitable. A medida que envejecen, todos los organismos sufren una reducción de su capacidad para regenerar porciones dañadas del sistema nervioso. Un Nuevo estudio, realizado por el equipo de Marc Hammarlund y Alexandra Byrne, de la Universidad Yale en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, sugiere que este déficit no se debe específicamente a las acciones destructivas comúnmente provocadas por el paso del tiempo.
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Crean el árbol genealógico más grande de los tipos de células humanas.

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Se ha logrado crear el árbol genealógico más grande de los tipos de células humanas. (Imagen artística: Amazings / NCYT / JMC)
Se ha logrado crear el árbol genealógico más grande de los tipos de células humanas. (Imagen artística: Amazings / NCYT / JMC)
Las células son la unidad básica de un organismo vivo. El cuerpo humano consta de una amplia gama de células altamente especializadas, como las células de la sangre, las de la piel y las neuronas. En total, existen más de 250 tipos de células diferentes. ¿Cómo están “emparentadas” entre sí las diferentes clases de células? ¿Qué factores son únicos para cada tipo de célula? ¿Y qué es lo que finalmente determina el desarrollo de una célula especializada determinada? Un equipo de biólogos de la Universidad de Luxemburgo, la Universidad Tecnológica de Tampere en Finlandia, y el Instituto para la Biología de Sistemas en Seattle, Washington, Estados Unidos, ha creado el árbol genealógico más grande de los tipos de células humanas. El equipo de Merja Heinäniemi y Rudi Balling ha diseñado un método informático que utiliza datos biológicos disponibles, provenientes de grupos de investigación de todas partes del mundo, y los analiza de un modo del todo nuevo. El árbol genealógico así obtenido puede servir como base para el desarrollo de terapias de reemplazo celular. Muchas enfermedades, como el Mal de Parkinson y la diabetes, se deben a la pérdida o alteración de la funcionalidad de las células. Lo ideal sería reemplazar esas células enfermas o perdidas, por unas sanas, para curar a los pacientes. Sin embargo, para lograrlo primero hay que conocer muy bien los tipos de células y cómo obtener poblaciones de ellas. Este estudio constituye un paso importante hacia el desarrollo de tales terapias. También es un buen ejemplo de la creciente importancia de la informática para la biología y la medicina. Solo con la ayuda de ordenadores muy potentes fue posible analizar tan grandes cantidades de datos biológicos.
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Mapas de todas las proteínas del interior de una célula.

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El método ideado por los químicos del MIT permite identificar qué proteínas están presentes en diferentes compartimientos de las mitocondrias. (Imagen: Jeff Martell, Hyun-Woo Rhee y Peng Zou)
El método ideado por los químicos del MIT permite identificar qué proteínas están presentes en diferentes compartimientos de las mitocondrias. (Imagen: Jeff Martell, Hyun-Woo Rhee y Peng Zou)
Gracias a una nueva técnica, se ha conseguido dar un salto espectacular en la capacidad de trazar mapas con las ubicaciones de las proteínas dentro de una célula. Conocer bien tales posiciones es de gran ayuda para que los científicos deduzcan las funciones de dichas proteínas. Para tener una idea clara de lo que sucede en el interior de una célula, los científicos necesitan conocer la ubicación de miles de proteínas y otras moléculas. Unos químicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ahora han desarrollado una técnica que puede etiquetar todas las proteínas de una región particular de una célula, lo cual les permite crear mapas más precisos de las ubicaciones de esas proteínas.
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