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Una terapia celular logra que ratones con esclerosis múltiples puedan moverse

Más de de 2,3 millones de personas padecen EM, una enfermedad en la que el sistema inmune ataca la mielina


 

UTAH UNIVERSITY La EM afecta la función nerviosa al dañar la mielina. Los ratones con MS no puede moverse (1); La terapia con células madre neurales humanas estimula las propias células del ratón para reparar la lesión (2); El tratamiento reataura la función nerviosa y los ratones podían andar y correr (3)

Un estudio realizado en ratones aporta nuevos datos sobre la terapia celular para el tratamiento de la esclerosis múltiple (EM). En el trabajo que se publica en «Stem Cell» se demuestra que la terapia celular con células medre neurales humanas logra que ratones discapacitados por una enfermedad similar a la EM volvieron a caminar dos semanas después del tratamiento.

La primera sorpresa que se llevaron los investigadores de la Universidad de Utah y de la de California-Irivine (EE.UU.) fue que los animales no rechazaron las células. Pero después vieron que estos animales, que tienen que se alimentados con la mano porque no pueden moverse para comer y beber por su cuenta, «empezaron a caminar», señala Tom Lane, autor del trabajo. En apenas 10-14 días los ratones habían recuperado sus habilidades motoras y seis meses más tarde no mostraron signos de desaceleración.

M, una capa de aislamiento que rodea las fibras nerviosas. El daño producido inhibe la transmisión de los impulsos nerviosos y causa una variedad de síntomas que incluyen dificultad para caminar, problemas de visión, fatiga y dolor.

Forma progresiva

La mayoría de los medicamentos aprobados se dirigen a las formas tempranas de la enfermedad con el fin de reducir los ataques del sistema inmunológico, aunque en los últimos años los científicos han centrado su atención en la búsqueda de maneras de detener o revertir la EM. Este descubrimiento podría ayudar a los pacientes con la forma progresiva de la enfermedad, para la que no hay tratamientos .

Loring cree que una de las claves del éxito de su trabajo es la forma en la que se cultivaron las células. El cambio en el protocolo de cultivo, señala, produjo un tipo de célula madre neural humana que resultó ser extremadamente potente.

Las células madre neurales humanas envían señales químicas que ordenan a las células del propio ratón que reparen los daños causados por la EM. Los investigadores especulan con la posibilidad de que, «en lugar de tener que injertar células madre en un paciente, un procedimiento complejo desde el punto de vista médico, podríamos ser capaces de desarrollar un medicamento». Ahora bien, los ensayos clínicos son un objetivo a largo plazo y los próximos pasos son evaluar la durabilidad y seguridad de la terapia con células madre en ratones.

Una terapia celular logra que ratones con esclerosis múltiples puedan moverse – ABC.es.

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Ampliando el lenguaje de Dios

Científicos de California crean una bacteria con tres pares de bases de ADN en lugar de los dos naturales

El avance multiplica las aplicaciones de la biología sintética y plantea el debate de las patentes de seres vivos


 

El avance multiplica las aplicaciones de la biología sintética / UNIQUELY INDIA (GETTY IMAGES)

“Estamos aprendiendo el lenguaje con el que Dios creó la vida”, dijo Bill Clinton al presentar el primer borrador del genoma humano en el año 2000. De ser así, los científicos acaban de ampliar el lenguaje de Dios. El código genético natural está compuesto de solo dos pares de bases (el par A-T y el par G-C). Floyd Romesberg y sus colegas del Instituto Scripps en La Jolla, en California, han añadido ahora el par artificial d5SICSTP-dNaMPT. Ese tercer par de bases (o de letras) puede replicarse e incorporarse en el ADN de una bacteria sin ser reconocido como una anomalía, lo que demuestra que un organismo puede propagar establemente un alfabeto genético expandido, con tres pares de bases en lugar de los dos naturales.

La creación de vida artificial se acerca así un paso más, después de la creación de los genomas completos de una bacteria y de un cromosoma de la levadura, en ambos casos a partir de productos químicos de bote. Pero el nuevo avance plantea cuestiones inéditas, y no solo para los ingenieros. Por ejemplo, como el alfabeto ampliado permite construir genes y proteínas con componentes nunca vistos en la naturaleza, ¿se pueden patentar seres vivos con estas letrasartificiales?

A estas alturas del siglo XXI sigue sin estar claro que haya leyes universales de la biología, pero si alguna puede aspirar a ese título es la naturaleza de la información genética. Desde la más humilde bacteria hasta el lector de este artículo, todos los seres vivos del planeta Tierra utilizan para ese propósito la doble hélice del ADN y un código genético de cuatro ‘letras’ (a, g, t, c), las cuatro bases o nucleótidos con que se escribe todo texto biológico, o “el lenguaje de Dios”, en la peculiar nomenclatura del presidente Clinton.

Ese lenguaje de cuatro letras ha resultado muy servicial a los seres vivos desde hace al menos 3.500 millones de años. Pero la razón, sabemos ahora, no es que sea el único posible, porque la bacteria creada por Romesberg y sus colegas parece funcionar igual de bien con seis letras que con las cuatro naturales. Animados por este hecho, los científicos ya están pensando en añadir aún más bases artificiales al código genético de sus criaturas. Aunque no es eso, desde luego, lo que más prisa les corre.

La bacteria parece funcionar igual de bien con seis letras que con las cuatro naturales

El trabajo de Romesberg, que se presenta en Nature, es una prueba de principio, pero tanto él como otros expertos en la emergente disciplina de la biología sintética –el diseño de organismos a partir de principios básicos— lo consideran un gran paso adelante. Creen que facilitará mucho los objetivos a corto plazo de esta tecnología, que son la síntesis de medicamentos, la producción de biocombustibles, la alimentación y la regeneración de los entornos dañados por toda clase de vertidos.

La biología sintética pretende crear desde cero sistemas biológicos –como circuitos genéticos, bacterias y células superiores— que no existen en la naturaleza, y que están diseñados para algún propósito práctico concreto. Pese a ser un campo de investigación con apenas 10 años de historia, ya se ha apuntado algunos logros: bacterias que funcionan como biosensores; otras que sintetizan artemisina (un fármaco contra la malaria), y una serie de fagos (virus bacteriófagos, o que infectan a las bacterias) diseñados para disolver los biofilms que forman los microorganismos.

Entre las perspectivas más inmediatas, los biólogos biosintéticos se plantean facilitar la producción de más fármacos –cuyas rutas sintéticas son a veces de una complejidad mareante, y de un precio disuasorio—, y también etanol y otros productos útiles como combustibles. “La capacidad de construir organismos fotosintéticos puede llegar incluso a permitirnos utilizar la luz solar como la fuente de energía última, y el dióxido de carbono (CO2) como la única fuente de carbono”, dice el bioquímico Andy Ellington, de la Universidad de Texas en Austin.

Entender el avance de Romesberg y su equipo de La Jolla requiere un somero repaso de los elementos de la biología molecular. La doble hélice del ADN consiste en dos muelles imbricados entre sí (‘hélice’ no es más que el nombre matemático de un muelle). A lo largo de cada muelle discurre la secuencia de bases (ctaacgttaa…), el ‘texto’ que contiene la información genética. Y lo que mantiene unidos los dos muelles es la afinidad selectiva: ‘a’ se aparea con ‘t’, ‘c’ se aparea con ‘g’. Este apareamiento específico es la clave de la replicación: al separar los dos muelles, cada uno puede reconstruir al otro.

Las nuevas bases artificiales también se aparean una con otra (d5SICSTP con dNaMPT), y gracias a ello pueden replicarse como sus colegas naturales. Un logro esencial de los biólogos de California ha sido garantizar que la bacteria pueda conseguir del entorno las nuevas bases en su forma simple, para luego incorporarlas a su ADN. Ello ha requerido situar en su membrana un transportador con las suficientes tragaderas, que han tomado de un alga.

Dentro de cada muelle, la información se organiza en grupos de tres letras (tripletes, o codones, como agt o ccc). Cada codón de un gen significa un aminoácido de una proteína (las proteínas son rosarios de 20 tipos de aminoácidos). Con las cuatro bases naturales, se pueden formar 64 (4 elevado a 3) codones distintos. Con las seis bases que resultan al añadir las dos artificiales, se pueden formar 216 (6 elevado a 3) codones distintos. El nuevo par de letras, por tanto, triplica con creces la capacidad de código del ADN.

“Es posible que la maquinaria biológica que han usado Romesberg y sus colegas permita a la bacteria, con el tiempo, adoptar las dos bases artificiales como parte de su propio alfabeto genético”, escriben enNature Ross Thyer y Jared Ellefson, del Centro de Biología Sintética y de Sistemas de la Universidad de Texas en Austin. “De ser así se abriría un nuevo panorama en el que la ingeniería humana podría saltar sobre un abismo que previamente había sido insondable para la evolución”. Habría que preguntarse entonces por qué la vida se paró en cuatro letras y ha seguido así durante 3.500 millones de años.

Thyer y Ellefson tienen claro cuál será el siguiente paso. El ADN no se traduce a proteínas directamente: hay un paso intermedio, lla mado transcripción, que saca una copia de trabajo de uno de los muelles de la doble hélice y produce una molécula muy similar al ADN, pero con solo una hilera de bases: el ARN, que es quien accede a las maquinarias celulares que traducen la secuencia de bases (ggtacctt…) a la secuencia de aminoácidos que forma las proteínas. Los científicos de California no han mostrado aún que las dos nuevas bases se puedan transcribir como ARN, y eso es lo próximo que tienen que comprobar.

El Tribunal Supremo de EE UU sentenció en 2013 que “los productos de la naturaleza” no se pueden patentar

De hecho, el ARN no es solo un intermediario para fabricar proteínas: también es capaz de plegarse en sofisticadas estructuras tridimensionales que tienen funciones propias. Por ejemplo, pueden reconocer pequeñas moléculas del entorno celular y activar o desactivar genes en consecuencia (los llamadosriboswitches). También se asocian a las proteínas formando complejos esenciales para la vida (las ribonucleoproteínas).

La incorporación de las dos bases artificiales a estas estructuras abriría un nuevo campo para los bioingenieros. Y ello mucho antes de empezar a hablar de nuevas proteínas con inéditos aminoácidos que resulten útiles, e incluso patentables. Pero a la larga habrá que considerar esa posibilidad también. “Un alfabeto genético expandido conducirá a un alfabeto de proteínas expandido”, predicen Thyer y Ellefson. Es un tiro largo, pero no muy arriesgado.

En junio del año pasado, el Tribunal Supremo de Estados Unidos sentó un precedente muy importante al dictaminar, en un caso contra la comercialización de un test para el cáncer de mama por la firma Myriad Genetics, que “los productos de la naturaleza” no se pueden patentar. Los jueces se referían a la secuencia de los genes que confieren susceptibilidad al cáncer, que en efecto son productos de la naturaleza, si bien no de los más brillantes.

Pero el nuevo ADN con seis letras es cualquier cosa menos un producto de la naturaleza, y tal y como está hoy la jurisprudencia, al menos en Estados Unidos, será tan patentable como la fórmula de la viagra, aunque seguramente no tan rentable.

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Crean músculo que se cura solo y funciona como uno real

Científicos modificaron genéticamente las fibras del músculo para crear fluorescencia y así poder ver los progresos.

Un tejido blando que se contrae con fuerza y rapidez y que además tiene la capacidad de curarse. Se trata de un músculo creado en el laboratorio que, por primera vez, se integra bien en un ser vivo.

Científicos de la Universidad de Duke, en Carolina del Norte, Estados Unidos, lograron hacer crecer el tejido que se ve y funciona como uno real y que, gracias a su habilidad de autorrepararse, en un futuro podría utilizarse en tratamientos de medicina regenerativa.

No obstante, hasta ahora sólo se han hecho pruebas en ratones.

Los resultados de este trabajo, que está en una fase muy temprana, fueron publicadod en la revista Proceedingsof the National Academy of Sciences.

Para el equipo de investigación, el éxito estuvo en crear el ambiente perfecto para que creciera el músculo: fibras musculares contráctiles bien desarrolladas y una piscina de células madre inmaduras, conocidas como células satélite, que se pueden convertir en tejido muscular.

Cada músculo tiene de reserva células satélite, listas para activarse cuando hay una lesión y así empezar el proceso de regeneración. Las células esperan el llamado para trabajar en una especie de nichos.

“Sólo implantando células satélite o músculos menos desarrollados no funciona tan bien”, explicó Mark Juhas, uno de los investigadores del estudio. “El músculo bien desarrollado que hicimos ofrece nichos en donde pueden vivir las células satélites y, cuando sea necesario, restaurar la musculatura y su función”.

Para comprobar la eficiencia del músculo, los expertos realizaron una serie de pruebas en el laboratorio. Con la estimulación de impulsos eléctricos, pudieron verificar la fuerza contráctil, que era diez veces más fuerte que en cualquier músculo diseñado anteriormente.

Y después de dañarlo con una toxina, comprobaron cómo se podía reparar a sí mismo utilizando células satélites.

El siguiente paso fue probarlo en un ser vivo.

Como uno más

Cuando se injertó en ratones, el músculo pareció haberse integrado bien con los otros tejidos y empezó a hacer el trabajo requerido.

Los expertos modificaron genéticamente las fibras musculares para que producieran fluorescencia durante la contracción muscular. Esto les permitió ver cómo la fluorescencia aumentaba a medida que el músculo se hacía más fuerte.

“Es la primera vez que un músculo diseñado se contrae con la misma fuerza que el músculo esquelético de un recién nacido  Profesor Nenad Bursac, jefe de la investigació

“Pudimos ver y medir en tiempo real cómo los vasos sanguíneos crecían dentro de las fibras musculares implantadas, madurando hasta igualar la fuerza de sus equivalentes nativos”, explicó Juhas.

Sin embargo, los especialistas aclararon que se necesitan hacer más pruebas antes de dar el salto a seres humanos.

El jefe de la investigación, el profesor Nenad Bursac, dijo que el músculo creado “representa un gran avance” para la ciencia.

“Es la primera vez que un músculo diseñado se contrae con la misma fuerza que un músculo esquelético de un recién nacido”, agregó.

El profesor Mark Lewis, de la universidad de Loughborough de Reino Unido y experto en diseño de tejidos de músculo esquelético, dijo hasta ahora muchos investigadores han logrado “crecer” músculos en el laboratorio que se pueden comportar de una forma parecida a los que hay en el cuerpo humano.

“No obstante, el trasplante de estos músculos a una criatura viviente y que siga funcionando como si fuera uno nativo es llevar el trabajo a un siguiente nivel”, señaló.

En la comunidad científica hay muchas esperanzas de que las células madre, que pueden transformarse en cualquier tipo de tejido, revolucione la medicina regenerativa.

Hasta ahora los científicos han logrado crear mini hígados y riñones en el laboratorio con células madre. Otros se han enfocado en reparar el músculo del corazón con estas células.

Pero todavía quedan muchos años para que haya disponibles curas y tratamientos.

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La vida artificial ya está aquí | EL PAÍS

El ensamblaje del ADN permite fabricar una levadura con una parte de su genoma sintética

El avance permitirá conseguir mejores antibióticos o biocombustibles

 

Científicos de varias universidades norteamericanas y europeas han logrado “el monte Everest de la biología sintética”, como dicen los editores de Science: el primer cromosoma eucariótico fabricado en el laboratorio. Se trata de un cromosoma de levadura, el hongo que se usa para hacer cerveza, pan, biocombustible y la mitad de la investigación sobre los organismos eucariotas, como nosotros. La capacidad de introducirle un cromosoma sintético a ese organismo permitirá mejorar todo lo anterior, como hacer biocombustibles más sostenibles para el entorno o diseñar nuevos antibióticos, además de un nuevo continente de investigación sobre la pregunta del millón: cómo construir el genoma entero de un organismo superior. La reconstrucción de un neandertal, por ejemplo, sería imposible sin este paso esencial.

La biología sintética es una disciplina emergente que trata no ya de modificar organismos, sino de diseñarlos a partir de principios básicos. En los últimos cinco años ha logrado avances espectaculares, como la síntesis artificial del genoma completo de una bacteria y varios virus. Pero esta es la primera vez que consigue fabricar un cromosoma completo y funcional de un organismo superior, o eucariota (una célula buena, en griego, la que forma los humanos). El consorcio liderado por Jef Boeke, director del Instituto de Genética de Sistemas de la Universidad de Nueva York, presenta su rompedor resultado en la revista Science.

“Nuestra investigación mueve la aguja de la biología sintética desde la teoría hasta la realidad”, dice Boeke, uno de los pioneros de este campo. “Este trabajo representa el mayor paso que se ha dado hasta la fecha en el esfuerzo internacional para construir el genoma completo de una levadura sintética”.

Boeke empezó este proyecto hace siete años en otra universidad, la Johns Hopkins de Baltimore, enrolando a 60 estudiantes universitarios en un proyecto llamado Build a genome (construye un genoma). Las técnicas para sintetizar ADN han mejorado mucho en la última década, pero suelen producir tramos bastante cortos de secuencia, no mucho más allá de 100 o 200 letras (tgaagcct…). Los estudiantes se ocuparon de ir pegando esas secuencias sintéticas en tramos cada vez mayores. El cromosoma final mide cerca de 300.000 letras.

Que un hito científico se refiera a la levadura (Saccharomyces cerevisiae),un hongo unicelular que ya utilizaban los antiguos egipcios para hacer la cerveza, parece una buena paradoja o un mal chiste, pero no es así. La división fundamental entre todos los seres vivos de la Tierra no es la que existe entre plantas y animales, ni entre microorganismos y especies grandes o macroscópicas: es entre procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (todos los demás, incluidos nosotros).

Y lo importante de la levadura es que, por mucho que sea un organismo unicelular, cae en nuestro lado de la barrera. No es exagerado decir que la mayor parte de lo que sabemos sobre la biología humana se debe a la investigación de este familiar hongo de apariencia modesta. La levadura tiene unos 6.000 genes, y comparte un tercio de ellos con el ser humano, pese a los 1.000 millones de años de evolución que nos separan.

Los cromosomas son los paquetes en que se reparte el genoma de los organismos superiores, o eucariotas. Son mucho más que un trozo de ADN: están empaquetados en complejas arquitecturas formadas por centenares de proteínas que interactúan con el material genético, como las histonas. Están dotados de un centrómero, la maquinaria especializada en distribuir una copia del genoma a cada célula hija en cada ciclo de división celular; y sus extremos están protegidos por unos sistemas singulares, los telómeros, que garantizan la integridad de la información genética en cada ciclo de replicación. De ahí que el logro actual vaya mucho más allá que la síntesis del genoma de una bacteria que se había logrado hasta ahora.

Los humanos tenemos el genoma dividido en 23 cromosomas (o pares de cromosomas); la levadura lo tiene distribuido en 16, y los científicos se han centrado en el más pequeño de ellos, el número 3. Han extraído al hongo su cromosoma 3 natural y lo han sustituido por su versión sintética, llamada synIII, que cubre las funciones de su colega natural pese a estar extensivamente alterado con toda clase de elementos artificiales diseñados para facilitar su manipulación en el futuro inmediato.

La fabricación de antibióticos es actualmente obra de microorganismos

Que el cromosoma sintético funcione en su entorno natural, una célula viva de levadura, es el verdadero hito del trabajo, según los investigadores. “Hemos mostrado”, dice Boeke, “que las células de levadura que llevan el cromosoma sintético son notablemente normales; se comportan de forma casi idéntica a las levaduras naturales, salvo por que ahora poseen nuevas capacidades y pueden hacer cosas que sus versiones silvestres no pueden hacer”.

La versión natural del cromosoma 3 de Saccharomyces cerevisiae tiene 316.667 bases (las letras del ADN a, g, t, c). La versión sintética es un poco más corta, con 273.871 bases, como consecuencia de las más de 500 alteraciones que los científicos han introducido en él. Entre estas modificaciones se encuentra la eliminación de muchos tramos de ADN repetitivo que no tienen función alguna, ya estén situados entre un gen y otro (secuencias intergénicas) o dentro mismo de los genes (intrones).

También han eliminado los transposones, o genes que saltan de una posición a otra en el genoma de todos los organismos eucariotas. El cromosoma artificial synIII también lleva muchos tramos de ADN añadidos por los investigadores. El número total de cambios de un tipo u otro se acerca a los 50.000, pese a lo cual el cromosoma sintético sigue siendo funcional.

Pese a sus evidentes implicaciones para la biología fundamental –¿puede construirse el genoma de un organismo superior, incluido el ser humano, a partir de compuestos químicos sacados de un bote de la estantería?—, el proyecto tiene sobre todo objetivos aplicados. Y no solo en las áreas industriales, como la fabricación de pan y bebidas, en las que este organismo se ha utilizado siempre.

Ya ha habido virus y bacterias de laboratorio

Una de las aplicaciones que resaltan los autores es la mejora en la manufactura de medicinas como la artemisina para la malaria o la vacuna para la hepatitis B. Como la mayoría de los antibióticos provienen de hongos, y la levadura es uno de ellos, también cabe predecir avances en el diseño y producción de estos medicamentos.

Más a largo plazo, las levaduras sintéticas pueden facilitar la síntesis de medicamentos anticancerosos como el Taxol, cuya vía de síntesis es tan complicada e implica a tantos genes que supone un formidable escollo para las tecnologías convencionales. En un área industrial muy distinta, esta tecnología, según esperan sus autores, servirá para desarrollar biocombustibles más eficaces que los actuales, entre ellos alcoholes como el butanol, y también diésel de origen biológico.

Y, por supuesto, synIII es solo el primero de los 16 cromosomas de la levadura que los investigadores logran sintetizar. Los intentos de repetir la hazaña con los otros 15 cromosomas ya están en proyecto, y forman parte de un programa internacional llamado Sc 2.0 que implica a científicos de Estados Unidos, China, Australia, Singapur y el Reino Unido. En el nombre del proyecto, Sc es por Saccharomyces cerevisiae,el nombre científico de la levadura de la cerveza, y el 2.0 quiere enfatizar lo mucho que los seres vivos están a punto de parecerse a cualquier otro desarrollo tecnológico. El objetivo es construir un genoma completo de levadura, o el primer organismo complejo sintetizado en el tubo de ensayo.

Echando la vista más hacia el futuro, cabe especular sobre la resurrección de especies extintas como el mamut o el neandertal, cuyos genomas ya han sido secuenciados a partir de sus restos fósiles. Si estos proyectos llegan a abordarse alguna vez, tendrán que basarse en una técnica similar a la que Boeke y sus colegas acaban de poner a punto para este engañosamente simple hongo que tan servicial ha resultado a la especie humana desde los albores del neolítico.

La vida artificial ya está aquí | Sociedad | EL PAÍS.

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La célula: una biblioteca de imágenes

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Dos recursos gratuitos imprescindibles para los estudiantes de citología e histología. Buenas resoluciones en las fotografías y unas explicaciones más que suficientes de las figuras. 
Ojalá dentro de unos años podáis vosotros añadir imágenes de vuestras investigaciones en estos y otros blogs universitarios. GRACIAS MIL!
 

 La célula: una biblioteca de imágenes – Imágenes de Cellcomponent: retículo endoplasmático.

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Maquinaria del tráfico celular

Al tiempo que usted lee este artículo, millones de terminales nerviosos liberan sustancias químicas que permiten a las neuronas comunicarse y que, en última instancia, le posibilitarán entender —o al menos eso esperamos— lo que pretendemos contarle. Bernhard Katz (premio Nobel en 1974) reveló que un impulso nervioso aumenta la concentración del ion calcio causando la liberación del neurotransmisor almacenado en pequeños paquetes, las vesículas sinápticas. De manera similar se produce la liberación al torrente sanguíneo de hormonas, como la insulina en las células pancreáticas, o de los mediadores inflamatorios en las células del sistema inmune.

Este año, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina ha reconocido los descubrimientos de la maquinaria molecular que hace que las sustancias que una célula fabrica y almacena puedan liberarse de manera precisa y controlada, salvando la membrana celular que separa el interior celular del medio externo. Los galardonados han sido James E. Rothman (Universidad de Yale), Randy Scheckman (Universidad de Berkeley) y Thomas C. Südhof (Universidad de Stanford).

Thomas Südhof. / JORGE GUERRERO (AFP)

A principios de los años ochenta, Scheckman utilizó un organismo unicelular, la levadura de la cerveza, para identificar genes clave codificadores de proteínas implicadas en el transporte intracelular. Las levaduras se parecen mucho a las células de mamífero y su manipulación genética es sencilla. En levaduras mutantes, Scheckman asoció genes concretos con alteraciones específicas del tráfico intracelular.

Rothman estudió el transporte en las cisternas de un compartimento celular —el aparato de Golgi— de donde purificó proteínas que serían cruciales en los modelos de fusión vesicular, como NSF y SNAP. Vivek Malholtra, hoy en el Centro de Regulación Genómica de Barcelona, estudió con Rothman la proteína NSF.

Las maquinarias moleculares dentro de la célula están formadas por múltiples proteínas que interaccionan entre sí como lo haría la maquinaria de un reloj. En 1993, Rothman, interesado en identificar las piezas de la maquinaria encargada de la fusión vesicular, utilizó, en colaboración con Richard Scheller (hoy en Genentech, EE UU), las proteínas NSF y SNAP como cebos para capturar bioquímicamente otras que engranasen con ellas. Así identificó tres proteínas de los terminales nerviosos previamente descritas por otros investigadores (sintaxina, SNAP25 y VAMP/sinaptobrevina), cuya asociación denominó posteriormente complejo SNARE, y propuso que este podía constituir la maquinaria general para posibilitar la fusión de una vesícula con la membrana celular, igual que dos pompas de jabón de funden cuando se tocan.

Randy W. Scheckman. / EFE

Es en el sistema nervioso donde esta maquinaria de relojería ha de tener mayor precisión, pues la transmisión sináptica acontece en milésimas de segundo. En 1985, Südhof inició su carrera con el propósito —en gran parte cumplido— de identificar todas las proteínas de una vesícula sináptica y comprender cómo estas inducen la liberación de los neurotransmisores, utilizando una poderosa combinación de genética y fisiología en ratones. Tanto de manera independiente, como en colaboración con el bioquímico Reinhard Jahn (Instituto Max-Planck, Göttingen) y con el biólogo estructural barcelonés José Rizo (UT Southwestern, Dallas), Südhof identificó y definió el papel de múltiples proteínas clave (incluidas las SNARE) en la fusión de las vesículas con la membrana celular. Una de estas proteínas es la sinaptotagmina, que Südhof demostró ser el sensor de calcio necesario para la liberación rápida de neurotransmisores. En esta demostración, una de las aportaciones clave de Südhof, participaron dos españoles, uno de los autores de este artículo (RF-C) y Rizo. La búsqueda de este sensor de calcio era una pregunta de enorme interés que permanecía abierta en la neurociencia desde hacía 50 años.

James Rothman. / AFP

La insaciable curiosidad de Südhof le ha llevado a abrir nuevas fronteras en la biología de los terminales nerviosos que han dado lugar al descubrimiento en su laboratorio de otras proteínas, las neurexinas y las neuroliguinas, cuya disfunción está implicada en trastornos cerebrales graves, como el autismo.

Las investigaciones premiadas este año son el paradigma de la investigación básica de excelencia, realizada para saciar la curiosidad humana, motor del progreso y esencial para avanzar en beneficio de la humanidad. En los tiempos que corren, es de esperar que noticias como esta estimulen el apoyo decidido a la investigación básica de calidad. La semana pasada, en la Universidad Internacional de Andalucía en Baeza, al poco de recibir la noticia de la concesión del Premio Nobel, Südhof declaraba que el conocimiento profundo del cerebro es esencial para poder tratar con éxito sus enfermedades. No podemos estar más de acuerdo con esa reflexión.

Rafael Fernández-Chacón es investigador del Instituto de Biomedicina de Sevilla (HUVR-CSIC-US) y profesor del Departamento de Fisiología Médica y Biofísica, Ciberned. Juan Lerma es el director del Instituto de Neurociencias de Alicante, CSIC-UMH.

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Fabrican gasolina con una bacteria que vive en el intestino

Científicos de Corea producen 580 mg de combustible por biología sintética con la ayuda de la E. coli

ABC Imagen al microscopio de la bacteria «Escherichia coli»

La producción sostenible de gasolina está cada vez más cerca. Un equipo de científicos coreanos ha conseguido, con técnicas de biología sintética, fabricar por primera vez gasolina sin necesidad de recurrir al petróleo ni a ningún combustible fósil. En lugar de petróleo han utilizado a una de las bacterias más estudiadas por el ser humano, la «Escherichia coli» (E. coli). Vive en el interior del intestino, entre las heces humanas, y es responsable de muchos de los episodios de diarrea que padecemos. Pero también se puede manipular y conseguir que trabaje en nuestro favor.

Con ella se ha logrado producir insulina para tratar la diabetes e interferones para el cáncer. Ahora un grupo de investigadores coreanosha conseguido manipularla para fabricar la primera biogasolina. Los detalles de este éxito científico se publican en la revista «Nature».

Mejor que el biodiésel

Se trata de un hallazgo revolucionario que podría acabar con la dependencia del oro negro. Hoy la mejor alternativa es el biodiésel procedente de aceites vegetales o grasas animales, sin embargo no pueden utilizarse en los motores modernos. La gasolina bacteriana sí sería totalmente compatible sin tener que modificar el motor para su uso. De momento, su capacidad de fabricación es mínima, aunque el grupo coreano ha logrado producir 580 miligramos de gasolina por litro cultivado. El objetivo a largo plazo es mejorar la producción y abaratar el coste.

No es la primera vez que se fabrica combustible con fabricación microbiana -recientemente un equipo de científicos británicos desarrolló diesel-, pero sí la privera vez que se puede demostrar la fabricación de gasolina, el combustible más demandado en el mundo.

Una pequeña fábrica en su interior

Los científicos surcoreanos del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología (KAIST, en su acrónimo en inglés) han utilizado la bacteria intestinal como una fábrica para segregar alcanos de cadena corta, o lo que es lo mismo, pequeñas cantidades de gasolina.

La gasolina es una mezcla de hidrocarburos, aditivos y agentes de mezcla. Los hidrocarburos, llamados alcanos, consisten sólo en átomos de carbono e hidrógeno.

En este trabajo, los investigadores coreanos describen cómo identificaron enzimas asociadas con la producción de ácidos grasos, la ingeniería de enzimas y rutas biosintéticas de ácidos grasos para concentrar el flujo de carbono hacia la producción de ácidos grasos de cadena corta y la conversión de los ácidos grasos de cadena corta a sus correspondientes alcanos (gasolina mediante la introducción de una nueva vía sintética y la optimización de las condiciones de cultivo).

Producción sostenible

«Es sólo el comienzo de las investigaciones para la producción sostenible de la gasolina. Actualmente estamos trabajando en aumentar el rendimiento y la productividad de biogasolina», explicó Sang Yup Lee. «Nos complace informar de la producción de gasolina a través de ingeniería metabólica de “E. coli”, que esperamos sirva de base para la ingeniería metabólica de microorganismos con el fin de producir combustibles y productos químicos a partir de recursos renovables», concluyó el director de la investigación

Fabrican gasolina con una bacteria que vive en el intestino y causa diarrea – ABC.es.

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