El proteasoma, una gran planta de reciclaje

La verdad es que estos últimos días, tanto yo como mi compañera estamos muy ocupados con las tareas de la Universidad. Se acercan los exámenes y nos están bombardeando con trabajos y seminarios. Sin embargo intentamos sacar tiempo de donde sea para intentar mantener esto a flote, aunque he de decir que muchas veces las ideas son escasas. Ayer mismo asistí a un seminario de una de mis compañeras de clase de Biología Celular que hablaba sobre el proteasoma, y entonces me di cuenta que en todo este tiempo no se ha dedicado ninguna entrada a este orgánulo/complejo multiprotéico en este blog, a pesar de que juega un papel esencial en la célula.

El proteasoma es el encargado del recambio celular. Los ribosomas continuamente están traduciendo proteínas que son necesitadas por la célula en cada momento, pero estas proteínas tienen una vida finita o deben ser degradadas para permitir un cambio en la expresión génica. Aquí es donde entra en juego el proteasoma. Los aminoácidos son moléculas caras de sintetizar, muchos de ellos provienen de largas rutas metabólicas con altos costes en forma ATP y poder reductor, además del esfuerzo que supone para la célula mantener todos estos enzimas en su genoma. En algunos casos, como en los humanos, algunas de estas rutas se han perdido y es cuando aparece el concepto de aminoácidos esenciales, que tan sólo se pueden obtener mediante la dieta. Por eso es necesario reciclar los aminoácidos de esas viejas proteínas.

El proteasoma es el ejecutor, pero las proteínas que van a ser degradadas tienen que ser reconocidas por el proteasoma. De esto se encarga un conjunto de proteínas, E1, E2 y E3 que van a añadir una señal a las moléculas destinadas a su degradación vía proteasoma. Esta señal es un péptido llamado ubicuitina. Todas aquellas proteínas marcadas con este péptido son captadas por los proteasomas y son desplegadas a medida que son introducidas en su interior. Este complejo tiene distintas actividades proteolíticas que van a convertir una proteína en pequeños péptidos e incluso monómeros que podrán ser cargados de nuevo a los t-RNA correspondientes para la síntesis de nuevas proteínas por parte de los ribosomas. Este complejo está altamente regulado permitiendo actividades proteolíticas concretas en cada momento dando un tipo de péptidos u otros.

Lo más curioso es que a pesar de su importancia en los libros de biología, sobre todo de la ESO y Bachillerato, al menos los que yo tenía y tampoco hace tanto de eso, no los trataban con demasiado interés. Aquí tenéis un video que resume muy bien el proceso:

 

Reflexiones sobre el agua

No suelo ir a la playa, pero vivo en un pueblo por el que pasa un precioso río y he visto casos abrumadores, así que aunque el ecosistema sea distinto dada la salinidad del agua, pienso que lo que voy a decir es válido para ambos.

Todos sabemos que el medio ambiente está contaminado y que la lucha en contra de la contaminación es plato de cada día. Sin embargo, me gustaría remarcar un tipo de contaminación que todos sabemos, pero aún así se sigue dando. Ahora que llega el verano, mucha gente intenta ahorrar agua llevándose un bote de jabón a la playa, al río… para lavarse allí y así ahorrarse el agua de la ducha. Quizás unos litros de agua en la ducha sí que ahorren, pero también contaminan barbaridades de litros de agua que van destinados a otros menesteres. El agua de la ducha va destinada a depuradoras que hay en prácticamente todos los pueblos o ciudades, es agua que tras ser utilizada será tratada y depurada en la medida de lo posible para otros usos. El agua del río, va destinada al riego, al abastecimiento de otros pueblos, ciudades, animales, granjas… y este agua no pasa por ninguna depuradora para ser tratada de los residuos que va recogiendo a su paso por cada lugar.

Un río es un ecosistema, para muchos organismos es su hábitat, es su medio de vida, dependen de la calidad de esa agua para poder vivir. Seamos conscientes de ello y tengamos en cuenta que una persona bañándose en el río no alteraría mucho las condiciones, pero miles de personas, cada día, con una piel estupendamente hidratada de crema protectora para el sol, con cada uno su desodorante puesto, colonias, serums, mascarillas y miles de productos que cada día nos ponemos encima, son pequeñas dosis de residuos que todos juntos pueden hacer una montaña que luego pasará por muchos kilómetros e irá a parar al mar, en donde constantemente se vierten productos. Que esto sirva de reflexión para aquellos que piensan que hacen bien ahorrando agua lavándose en la playa con jabón, limpiando el coche en la orilla del río, acequias…

La verdad sobre la célula artificial

Hoy la mayoría de los telediarios empezaban con el siguiente titular: Han conseguido crear vida artificial en un laboratorio. Acompañado de este titular, algunas cadenas, como la autonómica Canal 9, han empezado ha sacar imágenes de la película Jurassic Park, máquinas construyendo personas, y muchas más cosas absurdas que para nada se acercan a la realidad de lo que realmente se ha conseguido en el laboratorio.

El encargado de realizar este prodigio en el campo de la biología ha sido Craig Venter. A muchos de vosotros os sonará este nombre por ser uno de los descubridores de la secuencia del genoma humano. Actualmente está secuenciando el agua de mar y su barco está recorriendo las costas valencianas.

 

Lo que han conseguido él y su grupo ha sido crear un cromosoma circular de forma totalmente sintética, en concreto el cromosoma de Mycoplasma mycoides. Es decir, a partir de la secuencia que se obtuvo hace unos años se ha sintetizado el cromosoma de forma artificial y posteriormente se ha utilizado Mycoplasma capricolum como hogar para este cromosoma sintético, creando una célula que depende única y exclusivamente de un cromosoma artificial.

 

Hoy en día se puede sintetizar DNA in vitro y es algo que ocurre todo los días miles de veces, por ejemplo cuando queremos amplificar una región concreta del genoma mediante la PCR simplemente llamamos a la empresa de turno y le pedimos unos oligos (secuencias diseñadas por nosotros mismos) para que sirvan de encebadores para la reacción de la PCR y amplificar así la región de interés. Sin embargo estas secuencias artificiales tan sólo son de unos pocos nucleótidos. Con el paso del tiempo las técnicas se secuenciación y síntesis han mejorado y se han conseguido fragmentos de mayor tamaño y con un menor número de errores.

 

Para construir este cromosoma han ido creando secuencias de oligonucleótidos que posteriormente han ensamblado en otras unidades más grandes llamadas cassettes  y así sucesivamente hasta llegar al cromosoma completo utilizando los mecanismos de recombinación de S. cerevisiae para este fin. Una vez obtenido el cromosoma se ha transferido a su nueva casa Mycoplasma capricolum sustituyendo el genoma original.

Por tanto olvidaros de personas artificiales, animales extraños y de resucitar los dinosaurios… No quiere decir que menosprecie el trabajo que se ha realizado, ni mucho menos, es un gran avance para el campo de la biología sintética, pero aún nos queda mucho camino por recorrer…

El plancton

 

Hace unas semanas que acabaron las prácticas de biología marina. En ellas entre otras cosas aprendimos a diferenciar y clasificar a grosso modo el plancton, con todos los problemas que ello pueda conllevar. Para ello, se nos proporcionaron ya varias muestras de plancton y únicamente tuvimos que llevarlo a la lupa y familiarizarnos un poco con este mundillo. Si alguna anécdota surgió el primer día por culpa de la práctica transparencia de estos organismos fue descubrir la gran cantidad de individuos que se veían sobre fondo oscuro y la poca sobre fondo blanco. El fondo de la lupa es una de esas perogrulladas que a veces nos pueden jugar malas pasadas. Os dejo unas fotos a modo de curiosidad cortesía de mi compañero Antonio Ceberino. Por orden: dinoflagelado, dinoflagelado, copépodo y nauplio, tintínido y sálpido.

 

 

 

El algodón modificado genéticamente está causando problemas en China

Me percaté de esta noticia gracias a mi amigo del laboratorio Lucas, que de vez en cuando me sugiere fantásticos temas para el blog y este no iba a ser menos.

Al parecer en China están teniendo problemas con el algodón transgénico. Este algodón contiene un transgén codificante para una toxina generada por la bacteria Bacillus turigiensis, este bacilo produce una toxina llamada Cry que afecta a los insectos pero no a los vertebrados. Desde su descubrimiento ha sido una proteína de gran interés para el control de plagas. Podéis encontrar más información sobre Bacillus turigiensis este link al blog de Manuel: Curiosidades de la microbiología. Allí se explican muchos más detalles sobre esta toxina y el bacilo que la produce.

Al parecer transfectar algodón con esta toxina para el control de las plagas fue una solución ideal, empezó a aplicarse en 1997 y hoy en día casi el 100% de las plantaciones de algodón son transgénicos e incluyen la toxina ya que es capaz de luchar de forma muy eficaz contra el principal enemigo de esta especie, el insecto Helicoverpa armigera.

Sin embargo no todo iban a ser ventajas, al parecer los agricultores de la zona, tras el éxito obtenido, han bajado la guardia y han reducido drásticamente el uso de pesticidas tradicionales y ha provocado que el número de especies que no son susceptibles a la toxina puedan proliferar de forma exponencial, en primer lugar porque no tienen enemigos químicos y en segundo lugar porque el uso del algodón transgénico ha reducido la competencia acabando con las especies que sí que son susceptibles a la toxina. Esto ha ocasionado que el número de heterópteros, caracterizados por tener un aparato chupador capaz de acceder a través de los tallos a la dulce sabia que circula en su interior.

Esta plaga está afectando al algodón, pero también a los cereales, árboles frutales y vegetales. Veremos que solución se les ocurre…pero esto es una muestra de lo peligroso que puede ser modificar un ecosistema sin tener en cuenta todos los factores implicados en él, ya que en este caso ha sido peor el remedio que la enfermedad.

Doce pequeños huéspedes

Por unos dos euros, el mes pasado, le compré este libro a un señor que tenía una mesa llena en la universidad. Es del año 1989, pero no por ello menos interesante. Lo que primero me llamó la atención fue lógicamente el título tan sugerente y luego su autor, Karl von Frish, considerado uno de los padres de la etología junto con Niko Tinbergen y Konrad Lorenz, los 3 Premio Nobel de medicina en 1973.

El libro está estructurado en 12 capítulos en los cuales trata “la vida y costumbres de unas criaturas insoportables”, como son, según el autor, la mosca común, el mosquito, la pulga, el chiche, los piojos, la polilla de las ropas, la cucaracha, los pulgones, las hormigas, el pececillo de plata, las arañas y las garrapatas. Siempre comienza haciendo una breve descripción del organismo en sí, su ciclo vital, las maldades de causan y cómo deshacerse de ellos.

Lo cierto y verdad es que no deja de ser un libro lleno de curiosidades sorprendentes sobre criaturas conocidas de las cuales poco sabemos de ellas. No diré que leer y conocer la vida de las cucarachas me haya hecho repudiarlas menos, porque me siguen gustando igual de poco, sin embargo, si algo positivo se puede obtener de la lectura de este libro, es admirar la capacidad que tienen los organismos para sobrevivir.

De la mayoría se dice que son bastante primitivos, por lo que su forma de vida, aunque nos moleste porque nos implica, es bastante efectiva. ¿Ello significa que hay cucarachas, moscas y mosquitos para rato? Quién sabe, nunca hay que subestimar el poder de la naturaleza.

Pastilla contra la angina de pecho

Seguro que muchos de vosotros os habréis visto en una situación parecida. Una persona aquejada de un fuerte dolor de pecho al que le dan una pastilla que se coloca debajo de la lengua hasta que se disuelve.

Este tratamiento contra la angina de pecho ya tiene sus años, bastantes años diría yo, ya que tenemos que remontarnos a los tiempos de Alfred Nobel. Este medicamento está basado en la nitroglicerina que fue descubierta por un químico italiano llamado Ascanio Sobrero, no obstante fue Nobel quien se dedicó a la producción a nivel industrial como explosivo. Sin embargo poco tiempo tardaron en descubrir que la dosificación sublingual de la nitroglicerina aliviaba el dolor de origen anginoso, finalmente fue William Murrell quien concluyó que el efecto de la nitroglicerina podía usarse contra la angina de pecho e incluso como profiláctico previo a grandes esfuerzos.

Evidentemente se desconocía el fundamento de la cura y se trataba de una observación de tipo empírico, y no se averiguaría su fundamento hasta los años 80 del siglo XX, unos 100 años después cuando un conjunto de científicos (Furchgott, Moncada e Ingarro) descubrieron el papel del óxido nítrico como molécula señalizadora.

Estudiando el papel de la acetilcolina en la vasodilatación se observaron una serie de resultados contradictorios…Los ensayos se realizaban a partir de segmentos de aorta. Al aplicar acetilcolina algunos de estos fragmentos sufrían relajación mientras que en otras preparaciones causaba la constricción. Sin embargo no se tardó en ver la diferencia que había entre unas preparaciones y otras, aquellas que tan sólo conservaban el músculo liso (mirar la estructura de la aorta en esta entrada)  respondían a la acetil colina contrayéndose, mientras que aquellas que conservaban el endotelio además del músculo se relajaban. Determinaron que había algún tipo de factor liberado por las células endoteliales que causaba la relajación, a este factor lo llamaron EDRF, pero se desconocía su naturaleza. Tras una serie de experimentos llegaron a la conclusión de que la naturaleza química de este factor debía ser un gas, el óxido nítrico.

El óxido nítrico es producido de forma fisiológica por las células endoteliales mediante la conversión de L-arginina en L-citrulina. Al ser volátil difunde sin problema a través de las membranas y llega hasta el músculo liso en donde se va a producir una relajación.

 

El aumento de la presión sanguínea que se da durante una angina de pecho puede ser tratada mediante estas pastillas basadas en derivados de la nitroglicerina que son rápidamente absorbidas por las mucosas del epitelio bucal y pasan rápidamente a la sangre relajando los vasos y facilitando así la circulación, además de inhibir la agregación de plaquetas disminuyendo la posibilidad de formación de trombos.

 

Curiosamente Alfred Nobel, que producía en masa la nitroglicerina como explosivo fue tratado con ella para paliar la angina de pecho que padecía.

 

“Por una
ironía del destino me han recetado
N/G 1 ingerida. La llaman Trinitrina
para no asustar al farmacéutico ni al
público”. Alfred Nobel

Accidentes por descompresión

Tras la duda surgida en un post, nada mejor que explicar las adaptaciones del sistema respiratorio en el océano, de forma más amplia.

Un problema para los organismos buceadores que respiran aire (incluidos los humanos) surge en las profundidades del océano, donde aguantar la respiración por mucho tiempo es de vital importancia. Algunas de las adaptaciones lógicas son mantener los órganos vitales abastecidos de oxígeno, de modo que en pinnípedos y cetáceos se da casi el 90% del intercambio de oxígeno con pulmones en cada respiración, en lugar del “mísero” 20% que se da en humanos. Estos organismos tienen además una mayor cantidad de sangre y con una mayor concentración de eritrocitos, por tanto una mayor cantidad de hemoglobina (y de mioglobina en músculo). Otra adaptación es reducir el consumo de oxígeno al mínimo, descendiendo el ritmo del corazón y haciendo mínimo el flujo destinado a partes no vitales del cuerpo, como son las extremidades y el intestino.

Otro problema es la presencia de grandes cantidades de nitrógeno en el aire (casi el 70% del volumen total). El nitrógeno se disuelve mejor en las altas presiones de las grandes profundidades (que aumenta 1 atmósfera por cada 10 metros descendidos), de modo que la sangre capta nitrógeno a estas profundidades. Si la presión fuese liberada rápidamente, el nitrógeno no se disolvería y se formarían burbujas. Los llamados accidentes por descompresión en humanos son dados por la formación de burbujas de nitrógeno en la sangre que se pueden alojar en las articulaciones y bloquear el flujo sanguíneo entre órganos tan importantes como podría ser el cerebro, este fenómeno se resuelve en los mamíferos marinos por medio de una adaptación para evitar que el nitrógeno se disuelva en la sangre.

A diferencia de los humanos, cuyos pulmones funcionan igual estando en tierra que bajo el agua, los de los mamíferos marinos, se colapsan, gracias a que su caja torácica es flexible y se contrae con la presión del agua. Esto lleva a que el aire salga de las áreas periféricas de los pulmones donde el aire se difunde a la sangre y sea desplazado hacia el interior de los pulmones, donde se absorbe muy poco nitrógeno.

Respecto al intercambio gaseoso de otros organismos, se conoce que los moluscos poseen pigmentos para la captación de oxígeno como son hemocianina, además de hemoglobina y mioglobina. La mayoría tienen branquias o ctenidios aunque algunos las han perdido y dependen de branquias derivadas secundariamente o del intercambio de gases a través del manto o de la superficie del cuerpo. La mayoría de crustáceos también lleva a cabo el intercambio gaseoso a partir de branquias adosadas a algunos apéndices. En la mayoría de filos que comprenden “gusanos”, se lleva a cabo por medio de la superficie del cuerpo.

Para acabar os dejo a modo de curiosidad un video sobre el récord del mundo de buceo de descenso a pulmón… no sé si actualmente lo habrán superado, pero el récord anda por los 88 metros.