Hielo con olor a… ¡sandía!

Dado que este curso tengo una asignatura dedicada a la biología de las algas, espero poder conocer mejor el mundillo que albergan ya que lo desconozco bastante y siempre es interesante saber algo de todo. Algunos biólogos se dicen aprendices de todo y maestros de nada y es verdad, nunca lograremos saberlo todo, pero sí algo, por lo menos lo más básico. Así que empiezo con esta curiosidad ahora que el frío va viniendo.

En lo alto de las montañas del oeste de Norteamérica y en los Alpes, excursionistas y campistas se han encontrado en numerosas ocasiones con nieve que presenta una coloración rosácea o rojiza y aroma a sandía. Se dice que también sabe a esta fruta y algunos optan por comerla, aunque en grandes cantidades puede ocasionar indigestión.

Sorprendentemente, la nieve con olor a sandía, también conocida como nieve roja o nieve ensangrentada, se debe a varias docenas de especies de cianobacterias y “algas de nieve”, entre ellas destaca el alga verde Chlamydomonas nivalis. Este alga, además de presentar la clorofila típica de estos organismos, contiene una elevada concentración de un pigmento carotenoide denominado astaxanthina, que protege las células de un exceso de luz UV. .

Desde mediados de año hasta finales del verano las algas florecen formando los conocidos como blooms, produciendo extensas áreas de nieve con este característico aroma. Obtienen los minerales de la suciedad y el polvo que se deposita sobre ésta y a su vez sirven como alimento a protistas, invertebrados, aves y mamíferos, de modo que constituyen una cadena alimentaria basada en la producción primaria de las algas. Durante el invierno desaparecen y al comenzar los deshielos al inicio del verano vuelven a crecer.

El gusano C.elegans, un modelo a seguir…

Aunque muchos de vosotros ya lo conoceréis de sobra, y hemos hablado de él en algún caso. Pero si os preguntasen cuál creéis que es uno de los principales modelos para explicar los fenómenos que ocurren durante el desarrollo…¿llegaríais a la conclusión de que es un gusano de apenas 1 mm?

La principal caracterísica de este gusano es que es el único organismo del que se conoce absolutamente todo el árbol genealógico de todas y cada una de sus células.

Se conoce el destino de cada una de las células resultantes de una división y existe una base de datos a partir de la cual se puede realizar un seguimiento y ver qué tejido de destino tiene cada una de las 956 células somáticas del gusano: http://www.wormbase.org/.

Al ser transparente y translúcido es muy fácil marcar las células con algún tipo de fluorocromo y ver su destino. A la próxima deberíais replantearos menospreciar un gusano. Por cierto os recomiendo que trasteéis un poco por la base de datos porque es bastante interesante.

Relevancia funcional y patológica de los sistemas proteolíticos

Bueno, lo prometido es deuda. En una de las entradas del blog acerca del congreso comenté que desmenuzaría con mucho más detalle una de las charlas que nos dio el Dr.. Carlos López Otín, de la Universidad de Oviedo. He de decir que nos dejó a todos boquiabiertos, fue una presentación fantástica y una forma sublime de inaugurar el curso de Iniciación a la Investigación en BBM.

El profesor López hizo un repaso de 20 años de investigación en un mismo tema, las metaloproteasas, desde que se empieza, con unas ideas y ves como día tras día descubres nuevos procesos y nuevos datos que no habías imaginado en tus hipótesis y que cual todoterreno te hacen adaptarte a la investigación hasta que llega un punto que es la sucesión de descubrimientos la que lleva las riendas de la investigación.

Para que cualquier tumor sufra un proceso de metástasis y se difunda por todo el cuerpo las células deben romper una barrera física de componente glucoprotéico, la lámina basal. Esta lámina basal está sintetizada y remodelada por las propias células que están en contacto con ella, aportando colágeno, glucanos, etc. pero además estas células también poseen enzimas capaces de romper parte de estos componentes. Estos enzimas se usan como remodeladores en procesos de crecimiento, por ejemplo. El problema viene cuando las células alteradas sobreexpresan estas proteasas y hay una rotura descontrolada de la lámina, es en este punto cuando las células tumorales pueden pasar al torrente sanguíneo y colonizar el resto del organismo.

Por su importancia es fácil deducir que estas metaloproteasas podrían ser una diana clave para fármacos contra la metástasis de tumores y es por ello que el profesor López decidió investigar en esta dirección.

Pronto se encontró con la primera barrera y es que pronto descubrió que se conocían más de 60 metaloproteasas distintas, y si bien es cierto que todas ellas tenían el centro de reacción similar existía una gran variabilidad. No contento con esto y aprovechando los avances en secuenciación decidió realizar un degradoma, es decir buscar mediante métodos computacionales, en el DNA, todo aquello que pudiese codificar enzimas proteolíticos, y se encontró con un total de 569 genes posibles. Además comparando con distintas especies vio como las básicas se mantenían casi idénticas, pero otras eran distintas y tenían papeles importantes en el desarrollo, la reproducción, etc.

Se ensayaron fármacos contra las proteasas y se vio que en ninguno de los casos funcionaban y muy pronto se dieron cuenta de que  los inhibidores son específicos para cada proteasa, pero los tumores no tienen un patrón de expresión concreto de las proteasas, cada paciente es un mundo y el tratamiento del cáncer, tal y como va evolucionando la tecnología de secuenciación, se realizará de forma individual. Una vez detectado se analizarán los genes que se están expresando en exceso o en defecto con respecto a una célula normal y a partir de ese momento se planteará una terapia individualizada.

Si tenéis oportunidad de ir alguna charla o conferencia os lo recomiendo, da gusto escucharlo explicar…

El PICUDO

A la salida del pueblo, en el campo, en la carretera, en muchos chalets, de camino a la universidad… cada palmera que os encontréis con semblante triste y apagado ha sido atacada y está en plena guerra interna contra los apuestos guerreros llamados Rhynchophorus ferrugineus. Se trata de unos coleópteros cucurlionidos de entre dos y cinco centímetros y coloración rojiza bastante vistosa. Estos simpáticos y aparentemente inofensivos animalitos son los que están acabando con todas aquellas palmeras que adornan cada rincón de nuestra geografía. Son originarios del sureste asiático y en España aparecieron en Almuñécar en 1994 por palmeras introducidas procedentes de Egipto y del norte de África. Afecta sobre todo a los pies macho de la palmera canaria, Phoenix canariensis y en menor proporción a la datilera Phoenix dactylifera.

Todo comienza cuando la hembra accede a la corona de la palmera depositando los huevos, a partir de los cuales salen las larvas de un color amarillentas y sin patas

que van excavando galerías por el interior de las hojas provocando que se marchiten y amarilleen. Las palmeras afectadas presentarán las hojas caídas, secas y desprenden un olor característico, muy similar al olor a dátil. De la larva saldrá la pupa que en unos 20-25 días originará el individuo adulto, el cual puede abandonar la palmera para reproducirse y encontrar un nuevo hábitat. En lugares en los que hay palmeras es fácil encontrar algún ejemplar revoloteando el tronco.

Mucho se está investigando sobre el tratamiento, pero es un caso difícil ya que las larvas, que son las que provocan el mayor daño al alimentarse del interior de las hojas, no están al alcance si rociamos la palmera con algún tratamiento químico, de modo que lo más probable es que un simple rociado no acabe con la plaga. Otros tratamientos implican inyecciones de químicos, proceso algo más efectivo y lo último que se nos explicó que parece ser la panacea o lo plantearon como tal es el uso de nematodos que espolvoreados y en condiciones de humedad buscan activamente las larvas devorándolas. Este tipo de control biológico sería el más efectivo teniendo en cuenta que mientras haya nematodos las larvas serán devoradas y una vez desaparezcan los nematodos morirán por falta de alimento.  Sin embargo, estamos ante una plaga de difícil solución por varias causas, una de ellas es que la plaga no es demasiado visible, cuando la palmera presenta un estado afectado ya es tarde para su tratamiento y también porque básicamente las palmeras no son como un árbol al cual podemos cortar una rama si está afectada, en este caso no podemos cortar la corona, porque si no la palmera muere.

Más allá del dogma de la biología molecular: la sumoilación

Casi sin descanso empieza un nuevo curso y es hora de ir desmenuzando, poco a poco, todo aquello que he ido aprendiendo y descubriendo durante el congreso. De todos los simposios que había para elegir me pareció interesante descubrir todo aquello que hay detrás del dogma. Como todos sabéis el dogma de la biología molecular se basa en un flujo de información, desde el DNA que contiene las instrucciones hasta las proteínas que son las encargadas de realizar las respectivas funciones en la célula. Pronto descubrieron que esto se alejaba de la realidad al descubrir por ejemplo virus con genoma de RNA y la retrotranscriptasa reversa capaz de copiar DNA a partir de RNA. Tal y como se iba avanzando en investigación aparecían nuevas excepciones que confirmaban la regla, y no una secuencia de DNA tiene por qué codificar para una sola proteína, se ha visto que depende del procesado posterior, así como de las modificaciones postraduccionales, que no dependen directamente del DNA sino del contexto en el que se encuentre la célula en cada momento.

La sumoilación es un ejemplo de modificaciones postraduccionales. He de confesar que a lo largo de la carrera nadie había nombrado este tipo de modificación y por eso me pareció muy interesante contarla en el blog, sobre todo por las similitudes que comparte con otro proceso mucho más conocido por todos vosotros, la ubicuitinación.

SUMO es un péptido muy similar a la ubicuitina, al igual que esta se une de forma covalente a las proteínas marcándolas. No obstante en el caso de la ubicuitinación esta marca es como una pena de muerte para la proteína que es etiquetada ya que es directamente dirigida hacia el proteasoma para su destrucción. En este caso la sumoilación regula la interacción entre proteínas. De forma similar a la fosforilación que puede activar o desactivar un enzima, la sumoilación proviene a la proteína de un nuevo parche de interacción, de manera que puede interaccionar con otra y activar, por ejemplo, la transcripción de un gen concreto.

Al igual que la ubicuitina también tiene enzimas específicos encargados de establecer el enlace covalente entre el péptido y dicha molécula y a pesar de que su efecto es duradero puede ser reversible.

Las funciones de SUMO son múltiples, y aun quedan muchas por descubrir, algunas de ellas son la localización subcelular, el control del ciclo, modulación transcripcional y sobre todo muy importante en vertebrados porque al parecer tiene un papel muy importante en la formación del romboencéfalo posterior durante el desarrollo del cerebro.

 

 

1. ↑ Owerbach D, McKay EM, Yeh ET, Gabbay KH, Bohren KM. (2005). «A proline-90 residue unique to SUMO-4 prevents maturation and sumoylation». Biochem Biophys Res Commun Nov 18. 337(2):517-20.

 

1. ↑ Verger A, Perdomo J, Crossley M. Modification with SUMO. A role in transcriptional regulation. EMBO Rep. 2003 Feb;4(2):137-42.

 

1. ↑ Zhou W, Ryan JJ, Zhou H. Global analyses of sumoylated proteins in Saccharomyces cerevisiae. Induction of protein sumoylation by cellular stresses. J Biol Chem. 2004 Jul 30;279(31):32262-8