Archive for the ‘Citología’ Category

Logran Inducir en Células de la Piel Su Transformación Directa en Neuronas

Se ha conseguido que células de la piel de ratones se transformen directamente en neuronas funcionales. Para ello, sólo se ha requerido utilizar tres genes. Con este procedimiento, las células realizan la transformación sin convertirse primeramente en células madre pluripotentes, un paso que durante mucho tiempo se pensó que era necesario para que las células adquirieran nuevas identidades.

Las nuevas neuronas obtenidas por científicos de la Escuela de Medicina en la Universidad de Stanford son del todo funcionales. Pueden hacer todas las cosas importantes que hacen las neuronas “normales” en el cerebro. Esto incluye crear conexiones con otras neuronas y enviar señales a éstas, funciones que resultan críticas si las células se utilizan finalmente como terapia para la enfermedad de Parkinson u otras.

El logro podría revolucionar el futuro de la terapia de células madre humanas y ampliar lo que se sabe sobre cómo las células seleccionan y mantienen sus especialidades en el cuerpo.

Aunque investigaciones previas habían sugerido que es posible hacer que células especializadas exhiban algunas propiedades de otros tipos de célula, ésta es la primera vez que se logra convertir células de la piel en neuronas completamente funcionales en una placa de laboratorio. La transformación aconteció en no más de una semana, con una eficiencia de hasta casi un 20 por ciento. Los investigadores ahora trabajan en reproducir la hazaña con células humanas.

Este estudio es un gran salto adelante. La reprogramación directa de estas células de la piel adultas para dar lugar a células cerebrales que pueden mostrar comportamientos complejos y apropiados, como generar corrientes eléctricas y formar sinapsis, establece un nuevo método para estudiar el funcionamiento de células cerebrales normales o enfermas. También podría servir para lograr por primera vez capturar y estudiar en una placa de laboratorio enfermedades como la de Parkinson o de Alzheimer, o enfermedades mentales hereditarias.

La investigación sugiere que la etapa pluripotente, en vez de ser imprescindible para las células que cambian de identidad, puede ser simplemente otro estado celular posible.

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Virus

Como método para comprender como funcionan las células procariotas y eucariotas.
Los virus sólo pudieron ser visualizados cuando se descubrió el microscopio electrónico. Pueden tener entre 3 y 4 genes y es capaz de controlar la maquinaria celular para crear más virus.

• Bacteriofagos: virus que infectan exclusivamente bacterias.
• Virus animales: virus que infectan animales.
• Virus vegetales: virus que infectan a vegetales.
Cuando el virus está fuera de la célula se denomina virión, consta de material genético ADN o ARN de cadena doble o simple, normalmente envuelto dentro de una cápside proteica y una bicapa lipídica llamada envoltura vírica rodeada de glicoproteínas.

VIH el provirus contiene 9 genes. Tres de ellos codifican para proteínas estructurales comunes a todos los retrovirus (los genes gag, pol y env), siendo los seis restantes genes no estructurales, que codifican para dos proteínas reguladoras (genes tat y rev) y cuatro para proteínas accesorias (genes vpu, vpr, vif y nef).

1. Ciclo de vida.

Un virión llega a la célula, penetra en ella libera el material genético es replicado y transcrito por la transcriptasa.
Se introduce en el ADN de la célula y se traduce en el citoplasma por ribosomas que generan distintas proteínas por ejemplo de la cápside.
Se autoensamblan y engloban ARN que esté suelto para formar los futuros viriones.
Las glicoproteínas de la envuelta vírica se forma por el RE y se manda a la membrana plasmática a través de la vía secretora, las glicoproteínas se quedan fuera de la membrana plasmática, la cápside se acerca a la membrana plasmática y se evagina el virión utilizando la membrana plasmática de la célula como envoltura vírica.

2. Entrada del virus.

1. Virus envueltos como el virus del Sida es un virus clásico con glicoproteínas reconocidas por la membrana plasmática de la célula y libera su contenido al citosol.
2. Otros virus envueltos, como el virus de gripe, se une a receptores superficiales de la célula, provocando una endocitosis. Cuando el endosoma se acidifica, el virus se fusiona con la membrana del endosoma liberando la cápsida en la el citosol
3. Virus de la Polio (Poliovirus) sin envoltura, la cápside es reconocida por la membrana por endocitosis. Cuando llega al endosoma abre un poro por donde inyecta el material genético al endosoma.
4. Adenovirus (virus sin envoltura) utiliza una estrategia más complicada, es reconocido por receptores específicos de la membrana por endocitosis, en el endosoma se rompen las membranas liberándose el contenido del endosoma al citoplasma. La cápside finalmente se une a un poro nuclear y libera su genoma el ADN directamente en el núcleo.

3. Adquisición de una envoltura vírica.

La bicapa lipídica que rodea a la cápside viral se deriva directamente de la membrana plasmática de la célula huésped. En contraste, las proteínas en esta bicapa lipídica (en verde) están codificadas por el genoma viral.

Ósmosis

La ósmosis es un fenómeno, ante una membrana semipermeable para el agua pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión simple a través de la membrana, sin “gasto de energía.
La presión osmótica (π) de una disolución es la presión que habría que ejercer sobre ella para impedir el proceso de ósmosis.

  • Disolución isotónica: es aquella disolución cuya presión osmótica es igual a la del interior de la célula. Al ser igual, no existen movimientos de agua.
  • Disolución hipertónica: es aquella disolución cuya presión osmótica es mayor a la del interior de la célula. Por esto, el agua sale de la célula hacia el exterior para igualar las concentraciones. Las células disminuyen de tamaño.
  • Disolución hipotónica: es aquella disolución cuya presión osmótica es menor a la del interior de la célula. Para igualar las concentraciones el agua entraría hacía en interior celular, provocando un aumento de tamaño de las células.

Disoluciones: isotónica, hipertónica e hipotónica.

Ósmosis inversa: ejerciendo presión sobre el agua podemos hacer que las moléculas de agua atravieses la membrana semipermeable en sentido inverso al que lo harían normalmente.

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Encontrada posible diana para estimular la acción del MicroARN

Encontrada posible diana para estimular la acción del MicroARN

MicroARN

Se sabe que pequeños fragmentos de ARN llamados microARNs interfieren con la expresión genética, ¿pero cómo? Un estudio nuevo sugiere que intervienen al principio del juego, parecen prevenir la producción de proteína antes de que ni siquiera haya comenzado.

El hallazgo, publicado esta semana en Nature, provee una clave para comprender cómo los microRNAs suavizan la expresión de los genes, y sugieren una nueva diana para una droga. Esto puede dar lugar a nuevas posibilidades para terapias contra el cáncer, dice Ramón Shiekhattar, bioquímico en el Centro para la Regulación Genómica en Barcelona, España, y autor del estudio.

Desde su descubrimiento en 1993, los microRNAs han surgido de casi cualquier sitio. Ellos regulan el estrés, la enfermedad y el desarrollo. Ellos operan en plantas, insectos y mamíferos. Casi 600 microARNs humanos han sido aislados, y la expresión de un tercio del genoma humano puede depender de las moléculas diminutas.

Pero incluso mientras la cuenta de los microARNs aumenta, los investigadores han tenido dificultades para determinar cómo restringen la expresión genética. Estaba claro que interfieren con la traducción de ARN en proteína, ¿pero en qué paso del proceso?

“Hay mucha controversia sobre el mecanismo”, dice Wiltold Filipowicz, bioquímico del Instituto Friedrich Miescher para la Investigación en Bioquímica en Basel, Suiza. “La gente boxea por esto en las reuniones”.

Shiekhattar, entonces en el Wistar Institute en Philadelphia, Pennsylvania, y sus colegas abordaron la cuestión aislando complejos de proteínas que se sabe que están involucrados en la función del microARN. Encontraron que los complejos interaccionaban con una proteína llamada eIF6, que inhibe el ensamblaje de la maquinaria molecular que se necesita para leer el código del ARN y produce como salchichas la proteína correspondiente.

Para saber si el eIF6 era necesaria para la función del microARN, el equipo redujo los niveles de la proteína y vieron si tres microARNs, dos de células humanas y uno de un gusano nematodo, podían seguir reduciendo la expresión de sus genes objetivo. En todos los casos, las células con menos eIF6 tuvieron menos función del microARN.

Debido a que eIF6 es necesaria para que se forme la maquinaria de traducción, sus hallazgos implican que los microARNs previenen que comience la producción de proteína.

Esto está en la línea de alguna literatura publicada, pero entra en conflicto con otros experimentos que muestran que los microARNs actúan en una etapa posterior de la producción de proteína.

“Hay una serie completa de artículos que presentan evidencia experimental muy sonora, pero sugieren que los diferentes pasos de traducción son objetivo de este mecanismo”, dice Thomas Preiss, genetista molecular del Instituto de Investigación en Cardiología Victor Chang em Darlinghurst, Australia. Preiss dice que la manera más fácil de reconciliar los datos en conflicto es asumir que algunos mecanismos están en el juego.

Brandon Anson, biólogo Molecular de la Universidad de California, San Francisco, está de acuerdo. “Definitivamente esta es una evidencia fuerte de que eIF6 está en el juego”, dice, “pero esto no descarta otros modelos”.

Otra razón posible para la confusión es destacada por un segundo artículo del Nature de esta semana. Un trabajo en moscas de la fruta muestra que algunos ARNs que son objetivo de los microARNs están asociados con la maquinaria rota de traducción. Esto puede haber engañado a algunos investigadores, que asumieron que la producción de proteína había empezado normalmente, y que los microARNs interfirieron con ella más adelante en la cadena, cuando de hecho la producción de proteína no pudo haber empezado.

Se piensa que los microARNs están involucrados con el cáncer: sus niveles son reducidos en células cancerosas, y reprimir el procesamiento del microARN puede estimular la formación del tumor. Así que hayar una proteína involucrada con la función del microARN da lugar a una nueva diana para una droga para ayudar a activar su función y con un poco de suerte proteger contra el cáncer. “Si manipulas la eIF6, llegas a tener efecto en los niveles de microARN”, dice Shiekhattar.

Artículo original: Heidi Ledford. Possible target found for boosting microRNA action. Study shows how micro moléculas interfere with gene expression. Nature. 16/05/2007.

El Papel de un MicroARN en la Conservación de la Uniformidad

El Papel de un MicroARN en la Conservación de la Uniformidad

No hay dos personas iguales. Sin embargo, aún cuando consideramos las frecuentes diferencias en cuanto a composición genética para miles de genes entre personas diferentes, resulta notable cuán parecidos somos.

La uniformidad no es sólo característica de los humanos, sino una propiedad general de la vida. Los biólogos han reflexionado durante mucho tiempo acerca de cómo se produce este rasgo en medio de la variabilidad genética y ambiental tan grande que acompaña a la humanidad.

Unos investigadores de la Universidad del Noroeste han identificado ahora un tipo de molécula que desempeña un papel específico en mantener la uniformidad: un microARN. Han descubierto que el microARN llamado miR-7 resulta crítico para la robustez de la red molecular que ayuda a regular la uniformidad.

Este hallazgo podría llevar a un mejor conocimiento sobre el funcionamiento de las células cancerosas, que no actúan de forma controlable ni uniforme.

La investigación, dirigida por Richard W. Carthew, profesor de biología molecular en esa universidad, se basa en una idea aparecida en la década de 1940: Las moléculas de las células del cuerpo trabajan juntas, en redes, cada molécula “interconectada” con las otras.

Cuando algo cambia, como la secuencia genética de una molécula o la temperatura del organismo, la red reacciona para compensar el cambio y mantener las cosas intactas. Este plan es similar al principio que usan los ingenieros para incluir mecanismos de seguridad en el diseño de sus productos.

Hay cientos de tipos diferentes de microARNs en los animales. Su función es mitigar o detener la producción de proteínas en el cuerpo. El grupo de Carthew encontró que uno de estos microARNs, el miR-7, refrena la producción de proteínas que trabajan en las mismas redes que él.

En un estudio sobre la Drosophila, cuando los investigadores eliminaron el miR-7, las redes quedaron intactas, pero sólo bajo condiciones ambientales uniformes. Cuando los investigadores perturbaron el ambiente mediante cambios de la temperatura, las redes dejaron de mantener estables las cosas, y los animales padecieron defectos del desarrollo. En cambio, si el microARN estaba presente las redes resistían la fluctuación de temperatura, y los animales resultaban normales y sanos.

Los MicroARNs, presentes en todos los animales y vegetales, podrían haber evolucionado como búferes diminutos dentro de los organismos pluricelulares para permitir la notable unidad de forma en un ambiente constantemente cambiante.

Propiedades estructurales y físico químicas de las ácidos nucleicos

Ácidos nucléicos

Ácidos nucléicos

El ADN esta formado tan solo por cuatro moléculas básicas llamadas nucleótidos, idénticas entre si, excepto en cada una posee una base nitrogenada diferente. Cada nucleótido contiene fosfato, una de las cuatro bases y la desoxirribosa.

Ácidos nucleicos: son la unión de varios componentes:

· Una base nitrogenada, que se une al C1 del azúcar, puede ser:

§ Purinas: adenina o guanina.

§ Pirimidinas: timina, citosina o uracilo.

· Un azúcar, que puede ser:

§ Ribosa: en el ARN.

§ Desoxirribosa: en el ADN.

· Grupo fosfato que se une al C5 de su azúcar y al C3 del siguiente, pueden ser uno dos o tres grupos.

Los nucleósidos son la unión de la base nitrogenada y del azúcar.

Los trifosfatos son los precursores del ADN y dan energía para hacer posible infinidad de reacciones metabólicas: ATP, GTP…

Al unirse los nucleótidos se queda solo un fosfato en cada ácido, que permite la unión con el siguiente: enlace fosfodiester; formando cadenas polipeptídicas. Son cadenas que poseen una propiedad importante, que son cadenas polares, 5´-3´.

La unión de menos de 20 nucleótidos se denomina oligonucleótidos, mientras que si la unión es de más de 20 se denomina polinucleótidos.

La información genética la transmiten gracias a la disposición de estos nucleótidos.

1. Dinucleótidos: 42 = 16 posibilidades de unión.

2. Trinucleótidos: 43 = 64 posibilidades de unión.

En 1953 Watson y Crick descubrieron la estructura de los ácidos nucleicos, lo cual permitió:

  • Explicar la transmisión de información genética de unas células a otras.
  • Explicar como se producen variaciones genéticas que dan lugar a la variación de las especies.

Modelo sencillo de la doble hélice; para ello se basaron en:

1. Análisis de la composición de las bases de los ácidos nucleicos.

En 1944-53 Chargaff investiga sobre los ácidos nucleicos de varios organismos, y de ellas resultan unas reglas:

· nº de adeninas = nº de timinas y nº de guaninas = nº de citosinas.

· Nº de purinas = nº de pirimidinas, A + G / C + T = 1.

· Nº de A + T no tiene que ser necesariamente = nº de C + G; y además es distinto para cada especie.

2. Análisis de la difracción de los rayos X de moléculas de ácidos nucleicos dada por Pauling:

Se dirigen rayos X sobre fibras de ADN y se recoge la difracción de los rayos sobre una película fotográfica, en la que los rayos producen manchas. El ángulo representado por cada mancha de la película, suministra información sobre la posición en la molécula de ADN de un átomo, o ciertos grupos de átomos.

Además hubo más investigadores: Chargaff, Wilkins, Franklin, Pauling, Crick y Watson.

Franklin: dio el modelo de los rayos X de cristales de ácidos nucleicos.

Los datos disponibles sugerían que el ADN es largo y muy fino, que consta de dos partes similares que corren paralelas a lo largo de la molécula y que la molécula es helicoidal (como una espiral), pero no pudieron definir una estructura tridimensional.

En resumen el modelo de la doble hélice consiste en la explicación de la organización de las moléculas de ácidos nucleicos. Constituidas por dos cadenas polinucleadas por dos cadenas antipara léelas y gira a derecha.

Las bases nitrogenadas están en el centro apiladas perpendicularmente al eje de la molécula y el esquema azúcar fosfato esta en el exterior.

Las características de la hélice, son:

1. Distancia de diámetro son 20 A*.

2. Distancia entre 1 par de bases 3´4*.

3. Giro en cada ácido: 36º.

4. Giro entre cada vuelta: 360º.

Además se genera en la molécula dos surcos como consecuencia de la disposición de las bases dentro de la molécula: el surco mayor y el surco menor; su importancia es de expresión genética.

§ El surco mayor: más cantidad de uniones de proteínas.

§ El surco menor: determinadas proteínas reconocen determinadas bases.

Las bases nitrogenadas se emparejan de una forma específica, nunca al azar, emparejando A con T, y C con G, en el ADN; mientras en el ARN, al no existir la T, la A se empareja con U.

Fuerzas que mantienen la estructura.

1. Primero tenemos los puentes de H que son muy numerosos, debido a que se dan entre los pares de bases de los distintos nucleótidos que se van uniendo; son fuerzas débiles, que ayudan a mantener la estructura de doble hélice de la molécula, pero interaccionan de forma distinta dependiendo de las bases que se unan; mientras entre la unión A-T, se dan dos puentes de H2, entre C-G se dan tres uniones por puente de H2, por lo tanto las regiones ricas en C-G, están más fuertemente unidas.

La región que se antepone a la de codificación de un gen, y a partir de la cual se realiza la trascripción, se denomina la caja TATA, o promotor.

Para que la ADN-polimerasa pueda comenzar a transcribir, las cadenas deben ser separadas, por lo que estas zonas tendrán uniones A-T (más fáciles de separar ya que se encuentran unidas por dos puentes de H2, y no tres, como en el caso de C-G).

2. Como segunda fuerza de unión se encuentran las fuerzas de Wander Wals, que se dan entre cada peldaño de la hélice, gracias a que los P están cargados negativamente.

3. También ayuda a la estabilidad de la estructura, que las bases sean hidrófobas, lo cual favorece la cohesión, ya que excluye a las moléculas de agua de su interior. Además los P- se estabilizan con iones + de la solución acuosa que impiden la repulsión entre estos P-.

No son posibles otros apareamientos de bases, aparte de los descritos, ya que no se darían las uniones descritas para la doble hélice, y además la molécula tendría las características comentadas, que se sabe con seguridad que posee.

El apareamiento específico existente, hace posible que se pueda replicar el ADN de forma idéntica a la parental, para la transmisión de la información genética a la descendencia, y a la vez explica las variaciones, como equivocaciones a la hora de la trascripción de esta información.

El modelo de la doble hélice se conoce como ADN-B, en condiciones fisiológicas normales, el cual gira a derecha; pero también existen otros como ADN-A y ADN-C, que también giran a derecha como el B. No obstante, Rich descubrió una estructura de la doble hélice que giraba a izquierda, el ADN-Z.

En el ADN fisiológico, es posible encontrar en la molécula configuración Z, donde existan muchas uniones C-G; está molécula posee un esqueleto en zig-zag y forma una hélice hacía la izquierda.

ADN: estructura bicatenaria que gira dentro de la célula, codifica proteínas.

ARN: resulta de la trascripción del ADN y es monocatenaria, aunque en ocasiones forma moléculas bicatenarias. Hay de varios tipos:

· Mensajero: el que lleva la información.

· Ribosómico: que forma parte los ribosomas, donde se lleva a cabo la síntesis de Pp.

· Transferente.

· Otros más pequeños…

En algunos virus hay genomios de ARN, y además algunos son bicatenarios.

En el ADN las dos cadenas van entrelazadas, luego enrolladas y con los extremos fijados, asociados a Pp; esto quiere decir que no poseen libertad para separarse, por lo que debemos cortarlas, ni para rotar libremente; mientras en bacterias el ADN posee forma circular, los extremos de la cadena están unidos entre sí.

Este tipo de molécula sufre un súper-enrollamiento, convirtiéndose en una súper-hélice para que quepa dentro del compartimiento donde se encuentra; el súper-enrollamiento es negativo, lo que quiere decir que posee menos vueltas de las normales, lo que hace que en determinados lugares sus bases estén separadas, lo que facilita la entrada de la ADN-polimerasa encargada de la trascripción de la molécula.

Propiedades fisicoquímicas.

Desnaturalización: capacidad que posee la molécula de separar sus dos cadenas.

Para seguir esta desnaturalización los anillos de las bases son capaces de absorber una longitud de onda de 260nm, absorbiéndose menos si las bases están hacia fuera, no unidas; se mide con la absorbancia, obteniéndose la curva de desnaturalización.

La Tª de fusión indica la Tª a la que la mitad de las moléculas están desnaturalizadas.

El proceso: se aplica calor a la molécula y se mide la absorbancia a 260nm, progresivamente se va aumentando la Tª hasta llegar al punto medio, que será en el que se da la Tª de fusión. Si la Tª de fusión es alta significa que hay más enlaces del tipo C-G y si es baja que existe menos enlaces de este tipo; por lo que conseguiremos saber él % del enlace C-G.

Reabsorción: emparejamiento de las cadenas tras quitar el calor al que son sometidas para la desnaturalización.

Hibridación: emparejamiento entre cadenas complementarias de origen diferente.