Bioquímica

Control instantáneo sobre el cerebro mediante destellos de luz.

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Unos investigadores han transformado un canal celular de excitación tomado de algas, arriba a la izquierda, en un potente canal de inhibición, abajo a la derecha, que permite con gran precisión la desactivación o silenciamiento de neuronas. (Imagen: Andre Berndt, Soo Yeun Lee, Charu Ramakrishnan y Karl Deisseroth, Universidad de Stanford)
Unos investigadores han transformado un canal celular de excitación tomado de algas, arriba a la izquierda, en un potente canal de inhibición, abajo a la derecha, que permite con gran precisión la desactivación o silenciamiento de neuronas. (Imagen: Andre Berndt, Soo Yeun Lee, Charu Ramakrishnan y Karl Deisseroth, Universidad de Stanford)
Unos científicos han obtenido mediante bioingeniería aplicada a neuronas cultivadas a partir de muestras tomadas de ratas, una versión mejorada de una tecnología fascinante y a la vez un tanto inquietante que ofrece control instantáneo sobre la actividad de circuitos del cerebro mediante un destello de luz. La principal mejora de esta tecnología, conseguida por el equipo del Dr. Karl Deisseroth, de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, pionero de las primeras versiones hace años, es que ahora se dispone del mismo nivel de control sobre la desactivación de neuronas que hasta ahora sólo se había tenido sobre la activación. En su día, el equipo de Deisseroth contribuyó de manera decisiva a abrir la puerta del uso de pulsos de luz para controlar circuitos cerebrales en animales modificados genéticamente para tener células controlables mediante luz, la base de la optogenética. Ciertos genes que permiten que la luz solar controle organismos primitivos sensibles a la luz como las algas, combinados con genes que producen proteínas marcadoras fluorescentes, se combinan a su vez con un virus desactivado que introduce tales genes en tipos específicos de neuronas, a las cuales dichos genes se integran, haciendo posible controlar neuronas mediante pulsos de luz. El que una neurona se active y emita un impulso depende del equilibrio de iones que fluyen a través de la membrana celular, por lo que ser capaz de controlar experimentalmente esta maquinaria celular es fundamental para conocer a fondo cómo funciona el cerebro. No obstante, hasta ahora, las herramientas optogenéticas para la desactivación de neuronas habían sido mucho menos efectivas que las usadas para activarlas.Deisseroth y sus colegas de dentro y fuera de la Universidad de Stanford descubrieron recientemente la estructura cristalina de la canalrodopsina, la proteína tomada de las algas para lograr el control optogenético de neuronas. Leer el resto de esta entrada »

Pasos prometedores hacia un antídoto universal contra venenos de serpientes.

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Ejemplar joven de serpiente venenosa de la especie Agkistrodon contortrix. (Foto: James Gathany / CDC)
Ejemplar joven de serpiente venenosa de la especie Agkistrodon contortrix. (Foto: James Gathany / CDC)
Unos científicos han completado un nuevo paso en una prometedora línea de investigación y desarrollo que tiene por meta crear un antídoto universal contra venenos de serpientes, capaz potencialmente de salvar la vida a gente mordida por serpientes venenosas de muy distintas clases en casos en los que los tratamientos convencionales no lo lograrían. El equipo del Dr. Matthew Lewin, de la Academia de Ciencias de California en Estados Unidos, y el Dr. Stephen P. Samuel del Trinity College en Dublín, Irlanda, puso a prueba la eficacia de un fármaco administrado de forma nasal en ratones a los que se les había inyectado altas dosis de veneno de Cobra Hindú (de la especie Naja naja). En muchos casos, los ratones con dosis inyectadas de veneno que de otra forma resultarían letales, sobrevivieron después de ser tratados con neostigmina.Este descubrimiento apoya la idea del equipo de que proporcionar un tratamiento rápido, accesible y fácil de administrar puede incrementar el grado de supervivencia de las víctimas de mordeduras de serpientes venenosas. 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 »

Proteínas mal plegadas pueden ser claves en el diagnóstico temprano del alzhéimer.

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Investigadores de EE UU e Italia han desarrollado un método que podría abrir una nueva vía para el diagnóstico temprano del alzhéimer. Los científicos han detectado moléculas pequeñas y mal formadas en el líquido cerebroespinal de estos pacientes que parecen ser indicadores precoces de esta enfermedad neurodegenerativa.
El alzhéimer es la causa más común de demencia entre la gente mayor
Claudio Soto, un investigador chileno de la Universidad de Texas, es el autor principal de un estudio que revela la eficacia de una nueva técnica para localizar unos fragmentos proteicos que podrían ser claves en el diagnóstico del alzhéimer. El trabajo, que se publica hoy en la revista Cell Reports, indica que el nuevo método supondría una mejora en la valoración de esta enfermedad, que por ahora se detecta en etapas muy avanzadas.“En la actualidad el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer se efectúa principalmente a través del examen clínico, el empleo de técnicas de escaneos cerebrales y de mediciones en líquido cefalorraquídeo. El principal problema es que esto sólo se logra en pacientes sintomáticos, en los cuales ya hay un deterioro considerable del cerebro”, explica a Sinc Claudio Soto.No se conoce exactamente la etiología de la enfermedad pero los científicos apuntan a la acumulación en el cerebro de conglomerados de proteínas mal plegadas – como los agregados de amiloide y de ovillos neurofibrilares. Leer el resto de esta entrada »

El origen de la estructura de los priones.

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Stanley Benjamin Prusiner introdujo a la ciencia moderna el término Prion.
Stanley Benjamin Prusiner introdujo a la ciencia moderna el término Prion.

Los priones son agentes infecciosos únicos. A diferencia de virus, bacterias, hongos y otros organismos patógenos, los priones no contienen ni ADN ni ARN. A pesar de su estructura aparentemente simple, los priones pueden propagar sus efectos patológicos como el fuego se propaga por un bosque durante un incendio forestal, “infectando” a proteínas normales. Los priones no son mas que proteinas con un plegado anormal. Los priones se propagan mediante la transmisión de proteínas anómalas con mal plegamiento y esta se realiza por simple contacto entre una proteina prionica y una normal. Los priones son proteínas infecciosas que se comportan como genes, esto es, proteínas que no solo contienen información genetica en su estructura terciaria, es decir en su conformación, sino que también son capaces de transmitirla y replicarla en forma análoga a los genes pero por medio de mecanismos muy distintos. El termino prion proviene de “proteinaceous infectious particle” y surgio a partir de la hipótesis de Prusiner de que el agente infeccioso de ciertas enfermedades enfermedades neurodegenerativas consistía unicamente en una proteína, sin participación de acidos nucleicos.
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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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La química cerebral que se pone en marcha con el consumo excesivo de alcohol.

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Cuando una persona toma una bebida alcohólica, el hígado convierte el alcohol en acetato. (Imagen Yale U.)
Cuando una persona toma una bebida alcohólica, el hígado convierte el alcohol en acetato. (Imagen Yale U.)
Se ha descubierto que el cerebro de las personas que beben habitualmente grandes cantidades de alcohol tiene, en comparación con el de las personas que beben poco alcohol, el doble de capacidad para consumir una sustancia química que puede aumentar los efectos nocivos de esta sustancia. Esta capacidad adicional también puede aumentar la vulnerabilidad a la dependencia del alcohol. El equipo de Graeme Mason, profesor de radiología de diagnóstico así como de psiquiatría en la Escuela de Medicina de la Universidad de Yale, en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, estudió a 14 bebedores. La mitad de ellos, con un elevado consumo de alcohol, hasta el punto de poder causar embriaguez en ocasiones. Estos bebedores consumían regularmente por lo menos ocho copas cada semana y por lo menos cuatro de ellas en un día de la semana. El resto eran personas con un consumo moderado de alcohol, que tomaban como mucho dos copas por semana. Los 14 sujetos recibieron ácido acético (también conocido en su forma de acetato, y a menudo llamado así). Normalmente el cuerpo contiene muy poco acetato, pero cuando la persona toma una bebida alcohólica, el hígado convierte el alcohol en acetato.
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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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El Nobel James Watson asegura que mil millones de dólares son suficientes para curar el cáncer metastásico

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James Watson, en la conferencia que impartió en Dublín durante el Euroscience Open Forum de 2012. Imagen: SINC.
James Watson, en la conferencia que impartió en Dublín durante el Euroscience Open Forum de 2012. Imagen: SINC.

El premio Nobel James D. Watson ha publicado un artículo en “Open Biology” sobre lo que denomina su “trabajo más importante desde la doble hélice”, en referencia a una nueva hipótesis acerca del papel de los oxidantes y antioxidantes en los cánceres que son actualmente incurables, sobre todo en la última etapa de los metastásicos. En el núcleo de su tesis está el grupo de moléculas que los científicos denominan especies reactivas del oxígeno o ROS, en sus siglas en inglés. Watson llama a ROS “una fuerza positiva para toda la vida”, debido a su papel en la apoptosis, un programa interno que las células utilizan para suicidarse. Es uno de los mecanismos clave que han surgido a través de millones de años de evolución para descartar esta disfunción biológica, que representa una amenaza para la supervivencia de los organismos.
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La ausencia de un gen ralentiza el envejecimiento del cerebro.

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Los ratones deficientes en Polμ presentan una mayor capacidad de aprendizaje asociativo a edades avanzadas, así como una mayor potenciación de los circuitos neuronales corticales.
Los ratones deficientes en Polμ presentan una mayor capacidad de aprendizaje asociativo a edades avanzadas, así como una mayor potenciación de los circuitos neuronales corticales.

El envejecimiento del cerebro se ralentiza ante la ausencia del ADN polimerasa μ, conocido como gen Polμ, según revela una investigación en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, el Centro Nacional de Biotecnología, el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa”, el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares y la Universidad Pablo de Olavide.Un equipo de investigadores españoles ha realizado un estudio, que publica hoy la revista PLoS ONE, que asegura que la capacidad de aprender y recordar a edades avanzadas en ratones está relacionada con la actividad del Polμ y la reparación celular. Los resultados indican que los ratones carentes del gen Polμ presentan un aumento de su vida media y mejores condiciones fisiológicas y metabólicas que los ratones control. Además, los ratones deficientes en Polμ presentan una mayor capacidad de aprendizaje asociativo a edades avanzadas, así como una mayor potenciación de los circuitos neuronales corticales, un mecanismo al que se le atribuye ser el sustrato nervioso de la capacidad de aprender y recordar.
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