Archivos en la Categoría: Biología Molecular

Una proteína de los tardígrados aumenta la resistencia de las células humanas a la radiación.

Los investigadores han descubierto un secreto de supervivencia genética del «animal más resistente» de la Tierra.

Un equipo de investigación de la Universidad de Tokio encontró una proteína que protege el ADN de los tardígrados, envolviéndolo como si fuera una manta. Este hallazgo fue publicado en la revista Nature Communications.

El genoma


Para identificar la manera en que los tardígrados protegen su ADN, los investigadores examinaron su genoma, buscando proteínas que estuvieran unidas al ADN y que, por lo tanto, podrían tener un mecanismo de protección.

De esta manera encontraron una que llamaron «Dsup» (abreviatura de «supresor de daños”).

Posteriormente, el equipo insertó el gen Dsup en el ADN de las células humanas (en cultivo celular) y expuso esas células modificadas a rayos X;

Las células tratadas con Dsup sufrieron mucho menos daño en el ADN (aproximadamente un 40% menos).

Posibles usos de esta proteína


Esta es la primera vez que se ha demostrado que una proteína individual de un tardígrado es activa en la protección contra la radiación.

Sin embargo, los tardígrados mismos son mucho más resistentes a los rayos X que las células humanas que los investigadores manipularon.

Evidentemente, los tardígrados tienen otros trucos bajo la manga, que todavía hay que identificar.

Estos hallazgos podrían usarse en el futuro para proteger las células humanas. Incluso.

Los investigadores sugieren que estos genes podrían ayudarnos a sobrevivir en ambientes extremadamente hostiles, como en la superficie de Marte, [tal vez] como parte de un proyecto de Terra formación para hacer que el planeta sea hospitalario para los humanos.

Una mujer que no puede sentir dolor

La insensibilidad congénita al dolor es una condición congénita (presente al nacer) en que no se puede percibir el dolor físico. 

Las señales y síntomas pueden incluir heridas, moretones, huesos rotos, y otros problemas de salud que pueden pasar desapercibidos debidos a la falta de conciencia del dolor. 

El origen de la insensibilidad congénita al dolor es por mutaciones en varios genes diferentes.

Las señales y síntomas pueden variar de acuerdo al gen alterado. 

Esta enfermedad se hereda de manera autosómica recesiva.

Excepto en los casos donde las mutaciones son en el gen SCN11A, que producen que se herede de forma autosómica dominante.

Un nuevo estudio

Estudiar a familias con insensibilidad al dolor hereditaria puede ayudar a identificar blancos para desarrollar nuevos analgésicos para humanos.


Un nuevo estudio publicado en el British Journal of Anaesthesia informó el caso de una mujer de 66 años que no había sentido dolor en toda su vida.

Esto a pesar de tener un historial de lesiones indoloras de por vida, como cortes y quemaduras frecuentes.

El pseudogen FAAH-OUT y el gen FAAH

La investigación demostró que esta mujer posee una deleción en el pseudogen FAAH-OUT.

Además de la presencia de una SNP (polimorfismo de un solo nucleótido) que reduce la expresión de gen FAAH.


La concentración de anandamida (un endocanabinoide que esta relacionado con la sensación de alivio al dolor) y de amidas de ácidos grasos que normalmente son degradadas por la FAAH aumentaron significativamente en sangre en comparación con el grupo control normales del SNP.

Este hallazgo es consistente con el fenotipo que se produce por una señalización endocanabinoide mejorada y una pérdida de la función de FAAH. 


El estudio destaca la complejidad previamente desconocida en el locus genómico de FAAH que implica la expresión de FAAH-OUT, un pseudogen novedoso y un ARN largo no codificante. 


Estos datos sugieren nuevas rutas para desarrollar analgesia basada en FAAH al enfocarse en FAAH-OUT.

Lo que podría mejorar significativamente el tratamiento del dolor postoperatorio y los trastornos de dolor y ansiedad potencialmente crónicos.

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El genoma más grande

Una planta (Paris Japonica) originaria de Japón ostenta el récord del organismo con el genoma más grande reportado hasta la fecha.


Se calcula que cuenta con la inmensa cantidad de 149 mil millones de pares de bases (pb), es decir casi 50 veces más grande que el genoma humano (3000 mil millones de pb).


El estudio realizado por el Laboratorio Jodrell de los Jardines Botánicos Reales en el Reino Unido demostró que Paris Japonica es una planta octoploide y presenta un cariotipo con 40 cromosomas y un impresionante peso de 152.23 picogramos (pg) para su genoma completo, tomando en cuenta que se calcula que 978 millones de pares de bases (Mpb) pesan 1 pg.

Cariotipo de P. japonica. Se puede observar que presenta cromosomas de gran tamaño

El genoma de P. japonica es 15% más grande que cualquier estimación previa para una eucariota y su descubrimiento extiende el rango de tamaños de genoma encontrados en eucariotas.


¿Pero se ha descubierto toda la diversidad de tamaños posibles del genoma? En el extremo inferior de la escala, el pequeño genoma de E. intestinalis, que es incluso más pequeño que muchos genomas bacterianos, ya es extremadamente compacto, con reducciones en muchos niveles, incluido el número y el tamaño de los genes y las cantidades mínimas de codificación de ADN repetitivo.

Por lo tanto, las reducciones extensas adicionales del tamaño del genoma en eucariotas parecen poco probables.


En el extremo superior del rango, las especies con genomas muy grandes han evolucionado de forma independiente en solo unos pocos linajes eucariotas.

Las especies de plantas con cromosomas grandes y, por lo tanto, genomas, se conocen en varias familias de monocotiledóneas, pero en su mayoría son diploides con solo unos pocos tetraploides y hexaploides.

Planta octoploide

Como P. japonica es el único octoploide conocido con grandes cromosomas reportados en estas familias bien estudiadas, parece poco probable que se descubran genomas más grandes en las plantas.

Flor de P. japonica

La gran pregunta que surge con el descubrimiento de genomas tan grandes sigue siendo ¿Por qué algunos genomas son realmente grandes y otros bastante compactos?

Esta es una pregunta importante, ya que muchos estudios han documentado cómo existen costos bioquímicos y consecuencias biológicas asociadas con el aumento de las cantidades de ADN, como la reducción de la complejidad cerebral en algunos animales y un mayor riesgo de extinción en las plantas. 


Aunque el reciente aumento en los datos moleculares ya ha contribuido mucho a nuestra comprensión de las secuencias de ADN de genomas de diferentes tamaños y los mecanismos que provocan estos cambios, tales estudios se han centrado casi exclusivamente en especies con especies pequeñas a genomas medianos.

Lo que falta


Todavía se ignora profundamente por qué algunos genomas, incluido el de P. japonica, son tan grandes y cómo funcionan.

Por esta razón es imperativo que se investiguen genomas verdaderamente grandes para obtener una visión de la diversidad del tamaño del genoma a través de eucariotas.

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Nuestro microbioma nos inunda con miles de pequeñas proteínas

El microbioma humano está produciendo decenas de miles de proteínas tan pequeñas que han pasado desapercibidas en estudios anteriores.

Proteínas pequeñas

El artículo que describe estos hallazgos fue publicado ayer en Cell. Las proteínas recién encontradas son tan pequeñas (menos de 50 aminoácidos de longitud), que es probable que se plieguen en formas únicas que representan bloques de construcción biológicos no identificados previamente.

Si las formas y funciones de estas proteínas pueden recrearse en el laboratorio, podrían ayudar a los investigadores a avanzar en la comprensión científica de cómo el microbioma afecta la salud humana y allanar el camino para el descubrimiento de nuevos medicamentos.


«Es de vital importancia comprender la interfaz entre las células humanas y el microbioma», «¿Cómo se comunican? ¿Cómo se protegen las cepas de bacterias de otras cepas? Es probable que estas funciones se encuentren en proteínas muy pequeñas, que pueden ser más propensas que las proteínas más grandes a ser secretadas fuera de la célula». Dijeron los autores.

Decenas de miles

Para abordar este problema, se decidió comparar posibles genes codificadores de proteínas pequeñas entre muchos microbios y muestras diferentes.

Los genes que fueron identificados repetidamente en varias especies y muestras tenían más probabilidades de ser verdaderos positivos. Cuando se aplicó el análisis a grandes conjuntos de datos, no encontraron los cientos de genes que habían esperado, sino decenas de miles.

Las proteínas pronosticadas para ser codificadas por los genes podrían clasificarse en más de 4,000 grupos relacionados, o familias, que probablemente estén involucradas en procesos biológicos clave como la comunicación intercelular, así como las tareas de mantenimiento necesarias para mantener la bacteria saludable.


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El genoma del aguacate ha sido secuenciado en el CINVESTAV de Irapuato

El aguacate (Persea americana), es un cultivo frutal de inmensa importancia para la agricultura mexicana con una demanda creciente en todo el mundo. 

Biología del aguacate


El aguacate se encuentra en el antiguo grupo de angiospermas magnoliides divergentes, que tiene una posición filogenética controvertida en relación con las eudicotiledóneas y monocotiledóneas.


Para este estudio se utilizaron los genomas nucleares de la raza mexicana de aguacate, P. americana var. Drymifolia, (aguacate Hass) el cultivo más popular comercialmente.

Los resultados


Según los resultados obtenidos del presente estudio se observó que el aguacate experimentó 2 eventos de poliploidía durante su historia evolutiva. Al parecer se puede colocar al aguacate en los linajes mono y eudicotiledoneo combinados.


Los genes duplicados descendientes de los eventos de poliploidía aumentaron la diversidad de los factores de transcripción, mientras que los genes duplicados en tándem potenciaron el metabolismo secundario de la especie.

Este estudio explora un capítulo moderno en la historia de esta fruta: cómo los humanos han alterado el ADN de la especie.

Genética del aguacate


Debido a que los productores comerciales generalmente cultivan aguacates injertando ramas de árboles existentes en nuevos portainjertos, los aguacates Hass de hoy son genéticamente idénticos al primer aguacate Hass plantado en la década de 1920.

Estos aguacates Hass modernos se cultivan en ramas Hass injertadas en varios portainjertos que están bien adaptados para regiones geográficas particulares.


Si bien se pensó que el aguacate Hass era un híbrido, los detalles de su procedencia, 61 por ciento mexicano, 39 por ciento guatemalteco, no se conocían anteriormente.

El nuevo mapa de los científicos del genoma del aguacate Hass revela enormes trozos de ADN contiguo de cada tipo parental, lo que refleja el origen reciente de la variedad.

Comentarios del Dr. Luis Herrera Estrella


«Inmediatamente después de la hibridación, obtienes estos bloques gigantes de ADN de las plantas madre», dijo Herrera-Estrella. «Estos bloques se rompen a lo largo de muchas generaciones a medida que se producen más eventos reproductivos que revuelven los cromosomas. 


Pero no vemos esta mezcla en el aguacate Hass. En el cromosoma 4, un brazo completo parece ser guatemalteco, mientras que el otro es mexicano». Vemos grandes trozos de ADN en el aguacate Hass que reflejan su herencia “.

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Editando el genoma con CRISPR para curar la anemia de células falciformes

En Estados Unidos se ha utilizado por primera vez la tecnología de CRISPR para tratar a una paciente con anemia de células falciformes (ACF), lo que marca el ensayo inaugural de la tecnología de edición de genes realizada por la industria farmacéutica occidental.  

CRISPR

CRISPR es una herramienta para la edición del genoma que brindan a los científicos la capacidad de cambiar el ADN de un organismo. Esta tecnología permiten agregar, eliminar o alterar material genético en ubicaciones particulares del genoma. El sistema CRISPR ha generado mucha emoción en la comunidad científica porque es más rápido, más barato y más preciso y más eficiente que otros métodos de edición genómica existentes.  

Anemia de células falciformes

La anemia de células falciformes es un grupo de trastornos hereditarios de los glóbulos rojos. Los glóbulos rojos sanos son redondos y se mueven a través de pequeños vasos sanguíneos para transportar oxígeno a todas las partes del cuerpo. En alguien que tiene ACF, los glóbulos rojos se vuelven duros y pegajosos y se ven como una herramienta de granja en forma de C llamada «hoz».

Las células falciformes mueren temprano, lo que provoca una escasez constante de glóbulos rojos. Además, cuando viajan a través de pequeños vasos sanguíneos, se atascan y obstruyen el flujo sanguíneo. Esto puede causar dolor y otros problemas graves como infección, síndrome torácico agudo y accidente cerebrovascular.

El gen de las células falciformes se transmite de una generación a otra en un patrón de herencia llamado «autosómico recesivo». Esto significa que tanto la madre como el padre deben transmitir la forma defectuosa del gen para que un niño padezca esta afección. 

Como funciona

Para este estudio, los investigadores están utilizando células tomadas de la médula ósea de la paciente que han sido genéticamente modificadas con CRISPR para hacer que se active el gen de la hemoglobina fetal, una proteína que generalmente solo producen los fetos y los bebés durante un corto tiempo después del nacimiento.  

La esperanza es que esta proteína compensará la proteína defectuosa que causa la enfermedad de células falciformes y permitirá a los pacientes vivir normalmente por el resto de sus vidas.  

Probablemente pasarán varios meses antes de que los investigadores detecten los primeros signos de si las células genéticamente editadas están produciendo niveles útiles de la proteína e incluso más tiempo para saber si las células están mejorando la salud de los pacientes. Y probablemente llevará muchos años saber si los beneficios duran toda la vida, como se espera.  

Para mas información:  

www.npr.org

Genetics Home Reference

www.cdc.gov

Reviviendo el cerebro de los Neanderthales

La mayor pregunta de la historia de la humanidad para Svante Pääbo es ¿porqué nos volvimos locos? Y para responderla, su grupo de investigación se está preparando para crear «cerebros en miniatura» que han sido diseñados genéticamente para contener el ADN de Neanderthal, en un intento sin precedentes de comprender cómo difieren los humanos de nuestros parientes más cercanos.

En los próximos meses, las pequeñas burbujas de tejido, conocidas como organoides cerebrales, crecerán a partir de células madre humanas que han sido editadas para contener versiones «neandertalizadas» de varios genes.Los organoides del tamaño de una lenteja, que son incapaces de pensamientos o sentimientos, reproducen algunas de las estructuras básicas de un cerebro adulto. Podrían demostrar por primera vez si había diferencias significativas entre la biología cerebral humana y Neandertal.

«Los neandertales son los parientes más cercanos de los humanos actuales, así que si nos definimos como un grupo o una especie, realmente deberíamos compararnos con ellos», dijo el profesor Svante Pääbo, director del departamento de genética del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, donde se realizan los experimentos.

El último trabajo se centra en las diferencias en tres genes conocidos por ser cruciales para el desarrollo del cerebro. Usando la técnica de edición Crispr, se han introducido cambios en las células madre humanas para acercarlas a las versiones neandertales.


Las células madre son manipuladas utilizando disparadores químicos para convertirse en neuronas, que se agrupan espontáneamente y se autoorganizan en estructuras cerebrales en miniatura que crecen hasta unos pocos milímetros de diámetro. La falta de información sensorial significa que el cableado interno es fortuito y varía de una burbuja a la siguiente

«Comienzas el cultivo de organoides y lo dejas durante nueve meses y ves lo que sucede», dijo Gray Camp, un líder del grupo en el instituto que está supervisando los experimentos de organoides. «No se obtiene un cerebro humano bien formado en absoluto, pero se ve que se formaron varias regiones; puedes estudiar las sinapsis y la actividad eléctrica y las primeras diferencias de desarrollo «.

Los científicos compararán los organoides Neanderthalizados y los completamente humanos para evaluar la velocidad a la que las células madre se dividen, desarrollan y organizan en estructuras cerebrales tridimensionales y si las células cerebrales se conectan de forma diferente.
Los humanos modernos y los neandertales se dividieron en linajes separados hace unos 400,000 años, con nuestros ancestros permaneciendo en África y los Neandertales moviéndose hacia el norte en Europa.

Hace aproximadamente 60,000 años, revela el registro arqueológico, hubo una migración masiva de humanos modernos fuera de África que trajo a las dos especies cara a cara una vez más. La revelación de que los neandertales se cruzaron con los humanos y que eran mucho más sofisticados de lo que se pensaba anteriormente ha llevado a algunos a sugerir que los dos linajes deberían fusionarse en una sola especie, pero Pääbo y otros no están de acuerdo.


«Un resultado de ensueño sería que los cambios [genéticos] producen un crecimiento neuronal más largo o más ramificado», dijo Pääbo. «Uno diría que sería una base biológica de por qué nuestro cerebro funcionaría de manera diferente».


El trabajo no revelará qué especie es «más inteligente», pero podría indicar diferencias en la capacidad de planificar, socializar y usar el lenguaje.

«Sí, hay una creciente evidencia de que los neandertales, particularmente hacia el final de su historia, hicieron alguna forma de arte», dijo. «Pero si soy un poco mezquino, diría que hicieron un poco de arte, pero era muy moderno porque no puedo ver lo que representa».

Y no hay evidencia de que los neandertales se hayan aventurado a explorar los océanos del mundo, como hicieron los humanos hace al menos 100.000 años, una hazaña que quizás tenga tanto que ver con la mentalidad como con ser lo suficientemente inventivos para construir un barco.

«Es muy arriesgado partir hacia el Pacífico y buscar algo cuando no sabes que hay algo por ahí», dijo Pääbo. «Los neandertales eran razonables, como otros mamíferos. No salieron al océano sin ver nada del otro lado. Para mí, la mayor pregunta en la historia de la humanidad es: ¿por qué nos volvimos tan locos?

Para mas información:https://www.theguardian.com/science/2018/may/11/scientists-to-grow-mini-brains-using-neanderthal-dna

Una carita feliz hecha de ADN. El Origami de ADN

#Noticiasgeneticas

El origami de ADN es el plegamiento del ADN para crear formas bidimensionales y tridimensionales a nanoescala. El proceso involucra el plegamiento de una larga hebra única de ADN viral ayudado por múltiples hebras «básicas» más pequeñas. Estas cadenas más cortas se unen a las más largas en varios lugares, lo que da como resultado la formación de una forma bidimensional o tridimensional predefinida.

Para producir una forma deseada, el diseño se alimenta a un programa de computadora que calcula la colocación de hebras de grapas individuales. Cada grapa se une a una región específica de la plantilla de ADN y, por lo tanto, debido al emparejamiento de bases de Watson-Crick, se conocen y muestran las secuencias necesarias de todas las hebras de la grapa. El ADN se mezcla, luego se calienta y se enfría. A medida que el ADN se enfría, las diversas grapas tiran de la hebra larga a la forma deseada. Los diseños son directamente observables a través de varios métodos, incluyendo microscopía electrónica, microscopía de fuerza atómica o microscopía de fluorescencia cuando el ADN está acoplado a materiales fluorescentes.

Se han sugerido muchas aplicaciones potenciales en la literatura, incluida la inmovilización de enzimas, los sistemas de administración de fármacos y el autoensamblaje nanotecnológico de materiales. Aunque el ADN no es la elección natural para construir estructuras activas para aplicaciones nanorobóticas, debido a su falta de versatilidad estructural y catalítica, varios artículos han examinado la posibilidad de caminantes moleculares en origami e interruptores para la computación algorítmica.

Para más información sobre aplicaciones: https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/dna-origami

Plasma para el tratamiento de infecciones y la resistencia bacteriana

#Noticiasgeneticas

Teniendo en cuenta el porcentaje cada vez mayor de bacterias que son resistentes a los antibióticos, el interés en el uso médico del plasma está aumentando.

En un estudio publicado ayer en la revista Journal of the Royal Society Interface, los investigadores probaron si las bacterias también pueden desarrollar resistencia contra los plasmas. El equipo de investigación, con sede en la Universidad Ruhr de Bochum, identificó 87 genes de la bacteria Escherichia coli que potencialmente protegen contra componentes efectivos del plasma.

Los plasmas se crean a partir de gas que se bombea con energía. Hoy en día, los plasmas ya se usan contra patógenos multirresistentes en aplicaciones clínicas, por ejemplo, para tratar heridas crónicas. » plasmas proporcionan un complejo cóctel de componentes, muchos de los cuales actúan como desinfectantes.

Para descubrir si las bacterias desarrollarían resistencia contra los efectos de los plasmas, los investigadores analizaron todo el genoma de E. coli para identificar los mecanismos de protección existentes. La resistencia significa que un cambio genético hace que los organismos se adapten mejor a ciertas condiciones ambientales.

Para su estudio, los investigadores utilizaron cepas knockout de E. coli, a las que les faltaba un gen específico en su genoma. Expusieron cada mutante al plasma y controlaron si las células seguían proliferando después de la exposición.

Se demostró que 87 de las cepas knockout eran más sensibles al tratamiento con plasma que la cepa normal (con el genoma completo).

Posteriormente, los investigadores analizaron los genes faltantes en estas 87 cepas y determinaron que la mayoría de esos genes protegían a las bacterias contra los efectos del peróxido de hidrógeno, el superóxido y el óxido nítrico.

Esto significa que estos componentes del plasma son particularmente efectivos contra las bacterias. Sin embargo, también significa que los cambios genéticos que resultan en un aumento en el número o actividad de los productos génicos respectivos son más capaces de proteger a las bacterias de los efectos del tratamiento con plasma.

El equipo demostró que este es el caso. La proteína de choque térmico Hsp33, codificada por el gen hslO, protege a las proteínas de E. coli de la agregación cuando se las expone al estrés oxidativo, es decir, durante el tratamiento con plasma, esta proteína se activa y protege a las otras proteínas de E. coli y, en consecuencia, a la célula bacteriana.

Un aumento en el volumen de esta proteína por si sola produce una resistencia al plasma ligeramente mayor. Se puede esperar una resistencia al plasma considerablemente mayor cuando los niveles de varias proteínas protectoras aumentan simultáneamente.

Para mas información: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2018.0966

RNAs pequeños neuronales regulan la conducta transgeneracionalmente

#Noticiasgeneticas

¿Se puede heredar la actividad del sistema nervioso? En gusanos parece ser que si. Investigadores de la Universidad de Tel Aviv en Israel demostraron que en el nematodo Caenorhabditis elegans las reacciones de los padres pueden ser transmitidas al heredar a su progenie RNAs pequeños que son capaces de regular transgeneracionalmente la expresión de genes.

En este estudio se observó que un proceso neuronal puede impactar a las siguientes generaciones. La síntesis del RNA pequeño RDE-4 neurona específico es capaz de regular a RNAs de interferencia (siRNA) endógenos de la línea germinal y regular la expresón génica de la línea germinal por varias generaciones.

Además, la producción de RNAs pequeños en neuronas controla la conducta de quimiotaxis de la progenie por al menos 3 generaciones por medio la proteína argonauta HRDE-1 en la línea germinal. Entre los blancos de estos RNAs pequeños se ha indentificado al gen saeg-2, el cual es parcialmente inhibido transgeneracionalmente en la línea germinal.

En pocas palabras los autores de este trabajo proponen un novedoso mecanismo basado en RNAs pequeños que hace posible el proceso de comunicación neuronal a traves de las generaciones que controla la conducta.

Para mas información: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30448-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867419304489%3Fshowall%3Dtrue

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