Una píldora con forma de bacteria

Este es el título de una noticia que ayer pude leer en el periódico el MUNDO. Por supuesto este titular hay que tomarlo entre comillas y si entráis a la web del periódico veréis que han cambiado el titulo por: “En busca de una píldora con vida”.

La verdad es que por desgracia el título tiene poco que ver con la realidad, o al menos de momento. En realidad lo que se ha conseguido gracias a los científicos liderados por Luis Serrano, en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona ha sido desvelar los detalles, tanto a nivel de secuencia, como fisiológicos de la bacteria Mycoplasma pneumoniae que provoca la neumonía.

Esta bacteria tiene un especial interés y no sólo en la vertiente médica ya que causa una patología que es bastante grave, si no por que su genoma es uno de los más pequeños que existen en organismos procariotas, además de no poseer pared (como la mayoría de las bacterias).

Su genoma de tan sólo 600 genes tiene especial interés para aquellos que buscan lo que se conoce como genoma mínimo. Es decir el número mínimo de genes para que una célula pueda vivir de forma libre. Pero es algo muy complicado ya que de estos 600 genes se codificaran otras tantas proteínas, el problema es que cada una de ellas puede ejercer más de una función en el organismo y por tanto se hace más difícil definir aquello que es esencial apara la supervivencia de la célula.

En un futuro esta bacteria, tal y como se plantea en la noticia, podría ser modificada para eliminar aquellos genes que provoquen la patología y modificarlos por otros que suplan a genes dañados en nuestras células y que pueden ser causantes de otras patologías. Además modificando las proteínas de la superficie se podría facilitar la endocitosis dirigida a ciertas células del cuerpo para resolver determinados problemas genéticos, pero para esto hay que esperar mucho tiempo en i opinión…aun suena a ciencia ficción.

¿POR QUÉ HUELE EL ROMERO?

Rosmarinus officinalis es el nombre científico que recibe el vulgar romero que podemos encontrar en el monte. Es una planta cuyas flores moradas resultan relativamente curiosas vistas de cerca, ya que los pétalos son bastante diferentes entre sí, por ello pertenece a la familia de las Labiadas. Pero, ¿qué hace que al acariciar las ramas nos huelan las manos?

Cada rama contiene numerosas hojitas alargadas, duras y cuyos bordes se han doblado hacia la parte interna inferior, como podemos observar en el corte transversal, lo que demuestra que a lo largo de su vida se han ido adaptando a condiciones de escasez de agua. Cada una de estas hojas nos oculta algo que podemos descifrar con la ayuda de un microscopio. Se trata de unas gotitas, producto de tricomas glandulares que secretan unas sustancias volátiles, cuya fina membrana que las envuelve, hace que al tocarlas se rompan desprendiendo su aroma característico, que probablemente sea otra adaptación para ahuyentar depredadores.

En el límite de “lo vivo”

Ahora con todo lo de la Gripe A mucha gente está empezando a interesarse acerca de los virus y cada vez conocen más su estructura y saben que no son células como tales, sino que son genoma y proteínas asociadas que necesitan de otras células para “reproducirse”, es decir, replicar su genoma y obtener nuevos individuos y por tanto mayor número de formas infectivas.

Si pensamos en la frontera de qué es lo que consideramos que esta vivo y que esta inerte parece que tengamos las cosas claras, pero la verdad es que no es del todo cierto.

Decimos que algo esta vivo cuando es capaz de nutrirse, relacionarse con el medio y reproducirse…La verdad es que esta definición es muy imprecisa y no termina de explicar muy bien por ejemplo si nos virus se considerarían elementos vivos o elementos inertes. Sin embargo yo desbancaría esta definición tan clásica y tan arraigada en nuestras mentes y la cambiaría por otra mucho más actual y precisa: está vivo aquello que es susceptible a someterse a la selección natural.

Los virus tan sólo están compuestos de genoma y proteínas que los recubren (si, es cierto, en algunos casos tienen envolturas pero provienen del hospedador). Sin embargo en su genoma poseen la información que determina su propia propagación y su destino evolutivo, y en este momento ha adquirido el estatus de forma de vida. 

 

Es cierto que los virus requieren para su reproducción de la maquinaria genética del hospedador…pero no por ello se les puede eliminar de la categoría de lo “vivo” ya que hay numerosos organismos parásitos cuyo metabolismo depende directamente del hospedador (por ejemplo una tenia) y no dejamos de considerarlos como vivos.

Es más. Muchos de vosotros creeréis que estas formas de vida son las más simples (no lo creáis, pueden ser simples en cuanto a forma pero la presión que ejerce la evolución sobre ellos es muy alta y están cambiando con gran rapidez) pero existen aún formas de vida más simples, como es el caso de los viroides.

Los viroides son pequeñas moléculas de RNA con capacidad infectiva por sí solas, que no están envueltas de proteínas ni nada por el estilo, ni si quiera codifican proteínas en su genoma, tan sólo son secuencias de RNA lineal con secuencias palindrómicas que permiten que haya apareamiento de bases y formen la estructura de RNA de doble cadena.

Son todos patógenos de plantas y se transmiten la mayor parte a través de utensilios agrícolas y por la acción antrópica. Una vez en el interior de la célula su único objetivo es replicar el genoma de RNA tantas veces como sea posible, no transcriben ninguna proteína, simplemente consumen los recursos nucleotídicos y acaparan el metabolismo nucleotídico poniendo en compromiso otros procesos celulares.

Para más inri estos RNA poseen actividades ribozímicas propias. Cuando se replican en tándem se forman dominios, determinados por la propia secuencia de RNA que tienen capacidad autocatalítica y cortan el genoma en tándem y lo ligan para dar lugar a los nuevos viroides.

Hay cierta controversia a la hora de explicar el origen de estas formas de vida, al igual que de los virus y actualmente se barajan dos hipótesis. Por un lado que son componentes celulares escapados que han adquirido autonomía y por otro lado que son formas autorreplicativas primitivas, es decir una reminiscencia de aquel mundo de RNA…no obstante son teorías que no son necesariamente excluyentes, y si algún día me animo haré alguna entrada para discutirlas.

Nueva colaboradora en el blog

Es para mí todo un honor el que David me haya invitado a participar en este blog. La verdad es que lo vengo siguiendo desde el primer día que lo creó y como sé lo mucho que lo aprecia y las largas horas de trabajo que le ha dedicado, admito que es todo un detalle por su parte haberme invitado.
Me llamo Chantal Deruelle Micó, soy también estudiante de Biología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Valencia y aunque no me disgusta todo lo referido a la biología molecular, enzimología y bioquímica, he preferido seguir el camino de la biología más “de bota”.
Pretendemos a partir de ahora combinar el YIN y el YAN de la biología, bata versus bota. No se trata de una competición, en absoluto, sólo se pretende abarcar más campos de conocimiento.
Con esto le doy las gracias a David por haberme hecho esta propuesta y a todos vosotros espero que os guste.

¿Por qué mutan tanto los virus de la gripe?

En estos últimos días he visto en las noticias, y leído en algún que otro periódico que hay una nueva variante más virulenta del virus de la gripe A.

Al igual que con la gripe estacional este fenómeno era cuestión de tiempo porque la elevada tasa de mutación es una de las características principales de este tipo de virus.

Los virus de la gripe estacional y de la gripe A pertenecen al grupo de virus conocido con el nombre de Ortomixovirus.

Estos virus poseen un genoma de RNA de cadena simple y con sentido negativo (no codificante) y que además está segmentado. Como el RNA es de cadena negativa (no codificante) este no puede ser traducido directamente a proteínas por la maquinaria genética del huésped y por tanto debe ser traducida en RNA de cadena positiva. No obstante NO hay ningún enzima en las células eucariotas que realice esta acción, por eso en el interior del propio virus va empaquetada una proteína encargada de copiar la cadena de RNA (-) a RNA (+) es la “replicasa / transcriptasa”.

Como ya he el genoma está segmentado, en concreto 8 fragmentos de RNA, cada una con su “replicasa / transcriptasa” y aquí es donde tenemos la primera fuente de variación. La copia de la información genética está siendo realizada por un enzima que no posee sistema de corrección de errores (a diferencia de nuestra DNA polimerasa que sí que lo posee) de manera que la tasa de error a la hora de copiar las cadenas es muy elevada, y este error se amplifica al haber 8 segmentos distintos por unidad de virus. De entrada esta ya es una fuente de variación que puede dar lugar a variantes del virus mucho más virulentas (por azar) y que sean seleccionadas por la propia selección natural. A esta fuente de variación se la conoce con el nombre de “drift”.

La segunda fuente de variación viene dada por esos 8 segmentos de genoma, ya que por un momento imaginad lo que puede ocurrir si se juntan dos variantes de virus de la gripe en un mismo hospedador, a la hora de encapsidar el genoma pueden combinarse segmentos de las dos variantes dando lugar a una nueva variante con posibles nuevas características…A esta fuente de variación se le denomina “shift”

Por tanto la evolución del virus va a ser continua pero no debemos de alarmarnos por ello…

LAS BORRACHERAS DE ANÍS LAS MÁS PELIGROSAS

Pues sí, tal y como dice mi profesora de Introducción a la Bioquímica Clínica muchos de vosotros habréis oído dicha expresión en boca de personas mayores, y no tan mayores…

Para los que no lo conozcáis el anís es un licor que se obtiene a partir de la destilación  de las semillas de anís, por tanto tiene una elevada gradación alcohólica, pero además es extremadamente dulce, incluso puede llegar a caramelizar en el tapón de la misma botella si lleva un tiempo sin ser abierta.

Pues bien, la ingesta de esta bebida en un periodo de tiempo relativamente corto puede dar lugar a un estado de embriaguez un poco diferente al que solemos estar habituados ya que aquí nos vamos a encontrar con dos factores. Por un lado al propio efecto del alcohol, y por otro lado al efecto de hipoglucemia producido por la bebida.

Sí, no me he equivocado, he dicho hipoglucemia, falta de azúcar. Y muchos de vosotros os preguntaréis: ¿Pero cómo puede ser si la bebida es extremadamente azucarada?

Como todos sabéis la situación de normoglucemia en sangre viene regulado principalmente por dos hormonas que son sintetizadas en el páncreas endocrino, por un lado la insulina (con efecto hipoglucemiante promoviendo la absorción de azúcar de la sangre por las células) y por otro lado el glucagón (promoviendo la salida de glucosa a la sangre desde las células) evidentemente hay muchos otros procesos, pero con esto nos basta para entender lo de hoy.

Los azúcares del anís son de absorción rápida, de manera que son absorbidos de forma muy rápida por el intestino, de manera que se dispara la glucosa en sangre y páncreas sintetiza insulina. Este pico de insulina produce una absorción de la glucosa en sangre por parte de las células promoviendo el anabolismo, formación de glucógeno, inhibición de la lipolisis, etc.. El problema es que la glucosa se elimina de la sangre mucho más rápido que la insulina, de manera que el pico de insulina producido por el páncreas no decae a pesar de que la glucosa ya ha sido absorbida y esto produce una bajada de azúcar en sangre mucho más pronunciada entrado en un estado de hipoglucemia.

Pero además, para más inri la presencia de etanol en las células cambia el ratio NADH/NAD impidiendo la gluconeogénesis (síntesis de glucosa de “novo” a partir de otras moléculas precursoras) ya que la reacción de detoxificación consume NAD+ favoreciendo la conversión de piruvato a lactato reduciendo el pool de piruvato disponible para la síntesis de glucosa.

Esta disminución de glucosa en sangre desencadena respuestas a diferentes niveles, por un lado a nivel hormonal promoviendo la secreción de hormonas que estimulen la salida de glucosa a la sangre, que a parte del glucagón son hormonas características de situaciones de estrés como las catecolaminas. Se activa el sistema nervioso parasimpático, se incrementa el flujo de sangre al cerebro que ya empieza a notar la falta de glucosa, aumenta el ritmo cardíaco…hasta el punto que puede producir daños cerebrales irreversibles, favoreciendo aún más el coma etílico.



Con lo inocente que parece el anís…y lo peligroso que puede llegar a ser siempre y cuando no se beba con moderación…

Reforzante de estómago

La verdad es que estos días ando un poco liado con las clases y las prácticas, y esta semana más aún porque tengo prácticas intensivas de Bioquímica Metabólica así que no sé si podré actualizar tanto como quisiera.

Ahora es época de resfriados, viene el frío y entre otras cosas vienen las gripes, en todas sus formas y colores, los problemas de contracturas y dolores musculares…es decir que muchos de nosotros nos enfrentamos a un batallón de medicamentos que nos alivian el dolor por un lado, pero que muchas veces nos producen múltiples problemas por otro.

Uno de los principales problemas de los medicamentos es que en muchas ocasiones causan dolor de estómago, molestias y sobre todo acidez. Esta acidez está producida por el ácido gástrico que se secreta durante la digestión, no obstante ésta no empieza en el momento de comer en sí , empieza mucho antes.

El culpable de la acidez, y a su vez responsable de la producción del ácido gástrico, es una bomba de protones H+ - K+ –ATPasa que se encuentra en las células parietales de la mucosa estomacal. Esta bomba produce la salida de protones a la cavidad del estómago (acidificando el medio) y la entrada de potasio a la célula para mantener la polaridad. Esta bomba empieza a funcionar mucho antes de empezar a engullir la comida, diversos mecanismos estimulan la activación de esta bomba a parte de la presencia de comida en el estómago, como por ejemplo el simple hecho de ver la comida, olerla, o pensar en ella. Todos estos estímulos activan los receptores de acetilcolina-histamina de la membrana basolateral de las células activando el funcionamiento de la bomba.

El problema viene cuando muchos de los medicamentos que tomamos tienen un efecto análogo a estos estímulos y activan la bomba produciendo una hipersecreción de protones dando lugar a ese fenómeno tan molesto como es la acidez de estómago.

Por voluntad propia del médico o porque se lo pedimos encarecidamente se nos receta un reforzante de estómago que es una sustancia que inhibe esta bomba de protones. 

    Uno de estos inhibidores es el Omeprazole, una molécula en principio inactiva pero que en un entorno ácido como el estómago es activada y da lugar a una sulfamida que interactúa de forma covalente con los residuos de cisteína en el dominio extracelular de la bomba inhibiendo su funcionamiento, reduciendo así el ácido extra del estómago y acabando con las molestias.

Es un ejemplo más de los muchos medicamentos que se basan en la interacción específica con bombas y canales de membrana.

Las acuaporinas

Muchos de vosotros ya conoceréis estas moléculas, a otros supongo que a menos os sonará el nombre.

Si bien es cierto que la membrana es semipermeable permite el paso de las moléculas de agua, sin embargo hay ocasiones en que por los propios requerimientos de los procesos celulares se necesita un incremento de la permeabilidad del agua en la membrana plasmática y esto se da gracias a la existencia de las acuaporinas que permiten el paso de 1 x 10^6 moléculas de agua por segundo.

Como muchos de vosotros sabéis las acuaporinas son canales específicos de agua formados por un tetrámero de subunidades idénticas cada una de ellas con un canal que permite el paso del agua. Sin embargo impiden el paso de los protones.

Si las acuaporinas permitiesen el paso de protones a través de la membrana se perdería de forma absurda gradiente de protones que debería ser aprovechado para la producción de ATP o para impulsar procesos celulares que requieran energía, es decir endergónicos.

¿Cómo se ha resuelto el problema de los protones? Como diría mi profesor Juli: Miréu amb quina elegància ha resolt la selecció natural aquest problema! (en castellano: !Mirad con qué elegancia a resuelto la selección natural este problema¡).

En la estructura de la acuaporina nos encontramos con dos hélices alfa, llamadas M3 y M7 que dan lugar a 2 campos eléctricos que son convergentes en la mitad del recorrido del canal. Las moléculas de agua forman puentes de hidrógeno entre ellas y pueden pasar tan sólo de una en una a través del canal, de manera que pasan una detrás de otra en “fila india”. El campo eléctrico que producen las hélices anteriormente citadas obligan a que las moléculas de agua que pasan a través del canal lo hagan orientando sus átomos de hidrógeno hacia el exterior. Los protones sólo pueden establecer puentes de hidrógeno con la carga negativa del oxígeno, pero el oxígeno queda inaccesible por la posición que adopta la molécula de agua a causa del campo eléctrico creado por las hélices M3 y M7 y de esta manera se impide la entrada de protones.


Pero además, cuando las moléculas de agua llegan a la mitad del recorrido se encuentran con el fin de uno de los campos eléctricos y el inicio  de otro convergente, de manera que las moléculas de agua se reorientan y ofrecen de nuevo a la cara saliente del canal los hidrógenos, de manera que los protones tampoco pueden formar puentes de hidrógeno impidiendo el paso por el otro lado del canal.

Contra Natura: la esencia conflictiva del mundo vivo

En una entrada anterior hice una reseña a un libro llamado La Biología de la creencia. Pues bien este libro percibe la biología de forma completamente opuesta al libro anteriormente citado.

Contra Natura es una obra escrita por Arcadi Navarro i Cuartiellas, profesor de la Universitat Pompeu Fabra de Catalunya y vicedirector del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona, además de muchas cosas más que podéis consultar por la red si indagáis.

En el libro se intenta desbancar a la visión biocentrista del mundo, el concepto de madre naturaleza, de que la naturaleza es un entorno estable y armonioso…el libro está repleto de ejemplos que demuestran todo lo contrario, la naturaleza ni es buena ni mala, ni es generosa ni despiadada, solamente es darwiniana, es decir queda regida por las leyes de la selección natural.

No existe ningún tipo de creador, ni de relojero, ni diseño inteligente…nada de nada, todo lo que nos rodea, lo que ven nuestros ojos cuando nos despertamos, es fruto de la selección natural durante millones y millones de años.

Además de alguna manera se desmitifica aquello de que los humanos ya no estamos sometidos a la selección natural, muchos de nosotros podemos pensar que los humanos somos superiores a los demás seres vivos de nuestro planeta porque hemos sido capaces de ir en contra de las leyes de la selección natural. Si bien es cierto que algunas formas de presión pueden haber sido relajadas sin duda han aparecido nuevos tipos de presión selectiva que se verán reflejadas en el futuro después de largos periodos de selección de aquellos más aptos para la situación actual.

La verdad es que recomiendo leer el libro a todos aquellos que les interesen los temas relacionados con la biología y la evolución, no voy a describir más cosas del libro porque el objetivo es que os animéis a leerlo y no destriparlo en cuatro párrafos, la verdad es que abre un espacio para la reflexión y contribuirá a desmitificar cosas que están muy arraigadas en nuestra cultura.