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La vida empieza con Juno e Izumo

Los investigadores describen por vez primera cómo el óvulo abre paso al espermatozoide

La clave de la fecundación está en dos proteínas

 

El mecanismo inicial por el que un óvulo reconoce a un espermatozoide y le despeja el camino de entrada para ser fecundado dando lugar al estallido en cadena de reacciones bioquímicas que desemboca en la formación de una nueva vida (primero un cigoto, luego un embrión, más tarde un feto) ha dejado de ser un misterio para los investigadores.

Científicos del Wellcome Trust Sanger Institute describen por vez primera en Nature cómo el hasta ahora desconocido receptor Juno, que han encontrado en la superficie del óvulo, identifica a su ligando en la capa exterior del espermatozoide (la proteína Izumo). Lo hace bajo un sistema de llave y cerradura en el que, cuando se encuentran ligando y receptor, el óvulo abre la puerta de entrada al espermatozoide, lo que desemboca en la fusión de ambos a la vez que se cierra el paso a nuevos gametos masculinos (y posibles lesiones cromosómicas).

La descripción del inicio de la fecundación era uno de los secretos que desconocía la ciencia hasta el momento

Este procedimiento de comunicación intercelular se ha observado en ratones, pero el hecho de que tanto Juno como Izumo se hallen en los gametos humanos permite pensar en futuras aplicaciones tanto en tratamientos de infertilidad como en nuevos métodos anticonceptivos.

El enigma de lo que sucedía en el primer instante del encuentro entre un espermatozoide y un óvulo era, en realidad, una incógnita a medias. Al menos, desde el año 2005. Entonces, un grupo de investigadores japoneses identificaron el ligando en los espermatozoides (la llave) y denominaron a esta proteína Izumo por el santuario sintoista japonés del mismo nombre vinculado al matrimonio.

Entonces comenzó la búsqueda del receptor. Una compleja tarea que nueve años después ha concluido con el hallazgo de Juno, la cerradura molecular de la superficie del óvulo que permite el acceso del espermatozoide. Se trata del receptor de folato 4 (Folr4), y que, en este caso, ha sido bautizado como Juno en honor a diosa romana de la maternidad.

La búsqueda no fue una tarea sencilla. Para dar con Juno, los investigadores diseñaron una versión artificial de la proteína Izumo que usaron para emparejarla con moléculas candidatas de la superficie del óvulo. De esta forma advirtieron que Juno interactuaba con la copia de Izumo en la fase inicial de la fertilización. Una vez identificado el objetivo, había que confirmarlo. El paso siguiente fue desarrollar ratones modificados a los que eliminaron la proteína Juno de los óvulos. Comprobaron que estos roedores de laboratorio eran infértiles y que no tenían capacidad de fundirse con los espermatozoides, por lo que advirtieron que se trata de una proteína esencial en la fecundación entre mamíferos. El mismo resultado obtuvieron cuando, a la inversa, anularon la presencia de Izumo en los gametos masculinos.

Es un trabajo realmente bueno

Carlos Simón, catedrático de ginecología e investigador del Instituto Valenciano de Infertilidad

“Hemos resuelto uno de los misterios que permanecía durante más tiempo oculto en la biología al identificar las moléculas del óvulo y el espermatozoide que deben asociarse en el momento en el que somos concebidos”, apunta Gavin Wright, del Sanger Institute y autor principal del trabajo.

“Es un trabajo realmente bueno que nos muestra un mecanismo biológico desconocido, de elevada calidad y que aporta numerosas pruebas”, sostiene Carlos Simón, catedrático de ginecología de la Universidad de Valencia y responsable de investigación del Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI). “De momento es verdad que se ha demostrado solo en ratones, y el hecho de que las dos moléculas estén en los gametos humanos no implica que funcione igual”, añade. “Habrá que ver si el procedimiento descrito es tan relevante en humanos, yo voy a tratar de reproducirlo en cuanto pueda”, comenta.

José Antonio Castilla sostiene que la inyección microespermática ya resuelve los prosibles problemas de comunicación entre Juno e Izumo

Además, Simón destaca las posibles aplicaciones que puede tener en el conocimiento de la infertilidad. “En los tratamientos de reproducción tenemos un 15% de casos fallidos en los que el espermatozoide no fecunda al óvulo; este trabajo podría explicarlos”. Si el mecanismo descrito es trasladable a las personas, también podría emplearse para nuevos abordajes en la contracepción: “Se podrían diseñar antígenos para bloquear los receptores ováricos (Juno) e impedir así que los espermatozoides se abran paso y fecunden el gameto femenino”.

José Antonio Castilla, secretario general de la Sociedad Española de Fertilidad (SEC), es menos entusiasta. “No tenemos tan claro que la entrada del espermatozoide en el óvulo dependa solo de un receptor”, comenta el ginecólogo. Además, apunta que el hallazgo quizás sirva para conocer la causa que está detrás de algunos casos de infertilidad, pero detalla que ya existen herramientas para salvar la falta de comunicación entre espermatozoide y óvulo. El secretario general de la SEF relata que en buena parte de los tratamientos con fecundación in vitro se recurre a la microinyección espermática para fecundar al óvulo. Esta técnica consiste en introducir el espermatozoide en el óvulo con una inyección. Ni llave ni cerradura: una patada en la puerta del óvulo para forzar de forma expeditiva en el laboratorio la unión entre Juno e Izumo y su falta de entendimiento.

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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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Crean células de hígado funcionales – BBC Mundo

Antes se había logrado crear células del hígado, pero no hacerlas funcionar.

En los últimos años, científicos han podido transformar células de la piel en células de órganos como el corazón, el páncreas o en neuronales. Pero no habían logrado hacerlas funcionar plenamente.

Ahora, investigadores en Estados Unidos descubrieron una forma de transformar las células de la piel en unas maduras y completamente funcionales células del hígado, que pudieron florecer por sí solas, incluso después de ser trasplantadas a ratones de laboratorio.

Este método de generar células maduras es considerado por expertos como un paso crucial hacia las terapias de medicina regenerativa.

Normalmente, para convertir una célula de piel en otra, primero deben transformarse en células madre.

No obstante, el equipo de la Universidad de California en San Francisco y los Institutos Gladstone logró producir células funcionales a partir de un nuevo método de reprogramación celular.

“Estudios anteriores intentaron reprogramar células de la piel a células madre pluripotente, para que entonces pudieran crecer células del hígado”, explicó el doctor Sheng Ding, uno de los autores del estudio publicado en la revista Nature.

“Sin embargo, generar estas llamadas células madre pluripotente inducidas y transformarlas en unas de hígado, no siempre había resultado en una completa transformación. Así que nosotros pensamos que, en vez de llevar a estas células de la piel todo el camino de vuelta a unas pluripotente, quizás podríamos llevarlas a una fase intermedia”, agregó.

Mitad de camino

Hasta ahora se reprograman células de la piel en células madre para luego convertirlas en células de otras partes del cuerpo.

Así fue como los expertos utilizaron un “cóctel” de genes reprogramadores y compuestos químicos que transformaron las células de piel humanas a unas células que se asemejaban al endodermo. Estas células se forman en la fase embrionaria y son las responsables de formar buena parte del aparato digestivo, el hígado y el páncreas, entre otros.

Esto, según el co autor del estudio Saiyong Zhu, les permitió generar una gran reserva de células “que estarían más dispuestas a convertirse en células del hígado”. Para ello, los investigadores descubrieron un grupo de genes y compuestos que podían transformar las células endodermo en unas funcionales de hígado. “Estas empezaron a tomar la forma de células del hígado e incluso empezaron a realizar funciones normales”, explicó por su parte otro de los científicos involucrados, Milad Rezvani.

Una vez que lograron estos resultados en el laboratorio, los expertos quisieron averiguar cómo las células reprogramadas se comportarían en un hígado. Trasplantaron estas células al hígado de ratones genéticamente modificados. Durante un período de nueve meses, el equipo monitoreó la función de la célula, así como su crecimiento, y notaron que se estaban convirtiendo en unas maduras y funcionales.

Casi un año después, estas células no mostraron señales de bajar el ritmo.

“Todavía quedan muchas preguntas por contestar, pero el hecho de que estas células puedan madurar en su totalidad y crecer durante meses tras ser trasplantadas es extremadamente prometedor”, señaló el profesor Holger Willenbrig, profesor asociado de la Universidad de California.

Crean células de hígado funcionales – BBC Mundo – Noticias.

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Estructura del transportador de dopamina

Flagellum. Impulsando la comprensión de la ciencia.

Muchos antidepresivos y otras sustancias como la archiconocida droga cocaína actúan bloqueando el transporte de neurotransmisores a través de las membranas de las células nerviosas y gliales. Los neurotransmisores liberados en el espacio sináptico, en una sinapsis, deben ser eliminados del mismo para permitir la siguiente comunicación neuronal. De esto se encargan unas proteínas transportadoras de neurotransmisores situadas en la membrana pre-sináptica. Es una especie de reciclaje de las moléculas que sirven de mensajeros entre neurona y neurona. También denominados recaptadores y son críticos para el buen funcionamiento de las sinapsis.

dopamine chloride sodium ion-transporter structure Nortriptyline antidepresant tricyclic-TCA-depression-coupled neurotransmitter re-uptake transportador recaptador dopamina antidepresivo Nortriptilina 3dciencia tricyclic antidepressant Estructura de la proteína transportadora de dopamina, bloqueada por el antidepresivo tricíclico nortriptilina. El transporte del neurotransmisor al interior de la neurona presináptica queda bloqueado. Estas sustancias se utilizan como antidepresivos. las sinapsis.

Hasta ahora no conocíamos la estructura de estas proteínas y se utilizaba de modelo unas proteínas muy parecidas relacionadas evolutivamente, que se encuentran en bacterias, son…

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Revista Bionoticias 1ª Semana de Abril

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Descubierto un nuevo delfín de río en el Amazonas

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El hocico alargado y fino le permite cazar fácilmente a este ejemplar de delfín Araguaia Nicole Dutra.


En medio del Amazonas -el bosque tropical más extenso del mundo, donde se encuentra más de la mitad de la biodiversidad a escala mundial- discurre un río de más de dos mil kilómetros de longitud, el río Araguaia. Sus aguas, que cruzan la parte central de Brasil y desembocan en el Atlántico, albergan a una especie de delfín de río desconocida hasta ahora, bautizado como el delfín Araguaia (Inia Araguiaensis).

La primera vez que se tuvo constancia de los delfines de agua dulce fue en el año 1918. Ahora, casi un siglo después, se ha vuelto a descubrir una nueva especie. Los delfines de río, gracias a su largo y fino hocico dentado, cazan fácilmente a los peces. Además, su cuello, a diferencia de los delfines de océano, le permite mayor movilidad ya que sus vértebras cervicales no están fusionadas.

Los autores de esta investigación, publicada en la revista científicaPlos One, señalan que su objetivo era estudiar a las dos especies de delfines que conocían hasta el momento en la zona (Inia geoffrensis e Inia boliviensis), ya que «gran cantidad de la fauna del Araguaia se comparte con la cuenca del Amazonas, pero las dos cuencas se han separado desde la transición del Plioceno al Pleistoceno. Así que decidimos ver si los delfines también eran distintos», señala Tomas Hrbek, principal autor del estudio, a EL MUNDO.

Hrbek reconoce que tanto él como su equipo, antes de haber confirmado sus resultados, estaban ya muy emocionados ante la posibilidad de haber dado con una nueva especie. «En primer lugar nos sorprendió», afirma el científico. «Para asegurarnos y confirmar que habíamos dado con una nueva especie, realizamos los experimentos con el ADN mitocondrial. Después de los experimentos replicados, decidimos usar marcadores nucleares [un análisis en el laboratorio sobre un segmento del cromosoma para identificar las partes que tienen en común dos individuos] y estudiar la morfología».

Mientras comparaban las muestras en sus laboratorios, este grupo de seis científicos pertenecientes a la Universidad Federal del Amazonas (UFAM) concluyeron que había una clara evidencia de que los individuos que viven en el Río Araguaia representan, biológicamente, un grupo distinto.

Esta especie surgió hace casi dos millones de años, y su número de individuos es bajo: se calcula que puede haber aproximadamente 1.500 delfines araguaia. Además, con respecto a su distribución, Tomas cuenta que están «casi seguros de que también se encuentra en el río Tocantis», que se une en el curso bajo del Araguaia y que juntos desembocan en el Atlántico.

Un bajo número de ejemplares

En total se recogieron muestras de ADN mitocondrial de 121 delfines: 45 individuos de Inia Boliviensis, 44 de Inia Geoffrensis y 32 de Inia araguaiensis. Tras comparar los resultados, pudieron observar las diferencias que existían del delfín araguaia con otros delfines de río: «tienen principalmente menos dientes, pero la muestra para el análisis morfológico no permite que probemos esta estadística, y algunas pequeñas diferencias en la forma y tamaño del cráneo y las mandíbulas», detalla el científico.

Los investigadores advierten que hoy el delfín de río está en peligro de extinción debido a su rareza. De hecho, el famoso delfín de río Baiji(Lipotes vexillifer), que se encontraba exclusivamente en el río Yangtze (China), se declaró como extinguido en el año 2007 tras hacer una expedición para buscar ejemplares. A pesar de que un vecino de la zonaavistó un ejemplar en el 2008, no se ha vuelto a ver a ningún otro miembro de esta especie.

Desde la década de 1960 la cuenca del río Araguaia ha experimentado grandes cambios por las actividades agrícolas, ganaderas, y la construcción de presas hidroeléctricas, que han tenido efectos negativos en el ecosistema. Por lo tanto, es probable que el número de delfines araguaiensis se haya visto afectado.

Descubierto un nuevo delfín de río en el Amazonas | Ciencia | EL MUNDO.

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¿Qué es el vórtice polar que azota a EE.UU. y Canadá? – BBC Mundo

Las imágenes de los efectos que la ola de frío está provocando en Estados Unidos están dando la vuelta al mundo, y en muchas de las noticias se menciona a un culpable: el vórtice polar.

¿Pero qué es exactamente?

Los vórtices polares son fenómenos climáticos que están presentes todo el tiempo: áreas de aire giratorio sobre los dos polos, que se ubican en la media y alta tropósfera y la estratósfera, y que se mueven a diferentes velocidades. Gracias a ellos, el aire frío y denso se mantiene sobre los polos.

Son ciclones permanentes que se hacen más fuertes y amplios en los inviernos y se debilitan durante los veranos.

Tal como explica John Hammond, del centro meteorológico de la BBC, múltiples factores climáticos hacen que ese aire frío “encerrado” por el vórtice polar se libere repentinamente, y descienda hasta las capas inferiores de la atmósfera, provocando los estragos que padecen ahora los habitantes del noreste de América del Norte.

Corriente de chorro

Sin embargo, Alex Deakin, otro experto meteorólogo, cree que lo que está sucediendo tiene más que ver con otro fenómeno que ocurre en lo alto de la atmósfera: la corriente de chorro polar, un fuerte y estrecho flujo de aire concentrado.

Deakin explica que el aire frío ha estado sobre Canadá desde hace varias semanas, mientras que en Estados Unidos las temperaturas han sido relativamente suaves.

Ese contraste, explica Deakin, es lo que impulsa a la fuerte corriente fría que mueve áreas de baja presión a través del centro de Estados Unidos hacia la región de los Grandes Lagos y el noreste del país.

Esos sistemas de baja presión han producido las grandes nevadas que se han visto. Pero detrás de las últimas de esas áreas de baja presión, dice Deakin, viene el aire frío de verdad: los vientos glaciales están haciendo descender el aire frío, que efectivamente proviene del polo.

La fuerza del viento sumada al aire extremadamente frío es la que está causando problemas.

Las temperaturas de menos de -26 ºC se han visto intensificadas en decenas de grados más allá del punto de congelación a causa del viento, algo que supone un peligro para quienes salen a la intemperie: uno puede congelarse en cuestión de minutos.

La ola polar está dejando récords históricos: este martes, en Winnipeg, la capital de la provincia canadiense de Manitoba, se registraron -34 ºC, pero a causa del viento helado, la sensación térmica llegó a -47ºC. No hacía tanto frío desde 1966, cuando los termómetros marcaron -40.6°C.

Además, y gracias a la corriente, el frío ya no está confinado a la región de los Grandes Lagos, sino que se extiende hacia al sur y llegará tan lejos como hasta Texas.

¿Qué es el vórtice polar que azota a EE.UU. y Canadá? – BBC Mundo – Noticias.

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