La vida en el interior de una célula

Identifican un nuevo orgánulo bioenergético en las plantas.

Siempre se había pensado que las mitocondrias y los cloroplastos eran los únicos componentes de la célula vegetal capaces de producir energía química. Pero otro orgánulo celular –el cromoplasto– también tiene la capacidad de sintetizar energía para su metabolismo.

El cromoplasto es un orgánulo celular propio de los vegetales que se caracteriza por acumular carotenoides –pigmentos que confieren la típica coloración amarilla, naranja o roja a muchas flores, raíces y frutos. Aparte de su papel en la síntesis de carotenoides, el cromoplasto es un orgánulo metabólicamente muy activo que participa en diferentes procesos biosintéticos durante la maduración de los frutos.

Según un nuevo estudio, en el cromoplasto también es capaz de producir energía química, es decir, sintetizar moléculas de la producción energética (ATP) mediante un proceso respiratorio denominado cromorrespiración, un proceso quimiósmotico. Es decir, es un proceso de membrana basado en una cadena respiratoria que crea un gradiente de potencial electroquímico de protones y se acopla a la síntesis de ATP, como en las mitocondrias y los cloroplastos

Se pensaba que la energía que necesitaba el cromoplasto venía de la mitocondria, pero no es así, el cromoplasto es el tercer orgánulo celular con capacidad bioenergética propia en las células vegetales.

El cromoplasto es un orgánulo que deriva de los cloroplastos; no tiene capacidad fotosintética, pero metabólicamente es muy activo y todavía no se conocen bien todas sus funciones.

Los cromoplastos abundan en frutos como el tomate, el pimiento y los cítricos. El proceso de maduración es el momento en que la actividad metabólica de los cromoplastos se dispara.

A pesar de los elementos comunes con mitocondrias y cloroplastos, el proceso de síntesis de ATP en los cromoplastos tiene también características propias. En el cromoplasto hay un cambio en una subunidad reguladora de la ATP sintasa, que es la enzima que cataliza la síntesis de ATP. En el caso del cloroplasto, que tiene capacidad fotosintética, la ATP sintasa se inactiva con la oscuridad. En el cromoplasto, esta enzima siempre está activa, y todo apunta a que esto es posible gracias al cambio en esa subunidad.

En los cromoplastos,  se ha identificado la presencia del citocromo c6, un componente típico de las cianobacterias. Este descubrimiento abre una interesante visión evolutiva, ya que las cianobacterias son el origen de los plastos (cloroplastos, cromoplastos, entre otros) y pueden hacer tanto la fotosíntesis como la respiración.

¿PUEDE EL ADN SINTÉTICO SUSTITUIR AL ADN NATURAL?

El Tribunal Supremo de Estados Unidos acaba de sentenciar que el ADN de los seres humanos no es susceptible de ser patentado. Pero, ¿qué pasa con el ADN sintético? La restricción estadounidense no afecta a las copias obtenidas mediante técnicas de laboratorio. Se mantiene, pues, abierta la vía para nuevos campos de investigación.

La diferencia entre uno y otro es sustancial. El ADN celular es el que se encuentra en las células de nuestro organismo. Procede de la herencia que hemos recibido de nuestros padres.

La sentencia recoge que el ADN sintético no es un producto de la naturaleza, y aunque pueda contener la misma información para la codificación de proteínas que el ADN celular, no contiene algunas de las regiones presentes en el gen original. Para su obtención se parte del ARN mensajero (ARNm), es decir, del ácido ribonucléico que contiene toda la información genética y que determina la manera en la que se ordenarán los aminoácidos de las proteínas. En realidad, sería una copia incompleta del ADN celular a la que le falta parte de la información genética, de la composición de nucleótidos.

Este ADN sintético obtenido a partir del ARNm (denominado ADN complementario) es utilizado por los científicos como medio para estudiar la función de los genes con repercusión en las proteínas que tienen alguna función dentro de las células.

Se puede manipular, modificar y ayudar a desarrollar herramientas para colaborar en el diagnóstico de mutaciones de otros pacientes distintos. Pero su recorrido en el campo del diagnóstico es corto por los altos costes. Hay otros sistemas más eficaces como la secuenciación masiva o la secuenciación directa de los genes. Donde sí tendrá mucha importancia es para clonar los genes y tratar de encontrar las funciones que estos genes llevan a cabo dentro del organismo.

La teoría endosimbiótica

¿Qué es la teoría endosimbiótica o SET (Serial Endosymbiosis Theory)?

Cloroplastos

Es una teoría, ahora totalmente aceptada pero que ha resultado controvertida, que explica cómo se formaron algunos orgánulos celulares (por ejemplo, las mitocondrias).

Mitocondria

Afirma que las mitocondrias y los cloroplastos fueron en su origen células por sí mismas, aunque primitiva; actualmente se cree que fueron fagocitadas por células protoeucarióticas, pero éstas no fueron capaces de digerirlas, por lo que se quedaron dentro de ellas y con el paso del tiempo se han convertido en orgánulos celulares.


¿Quién la propuso?

Evolución de células eucariotas

Fue concebida primeramente por un botánico francés, Andreas Schimper (1856-1901), en 1883, propuesta por el ruso Kostantin Mereschovky en 1909, pero la encargada de hacerla popular y formularla fue Lynn Margulis en 1967.

¿Qué argumentos hay a su favor?
El tamaño mitocondrial es similar al de algunas bacterias; mitocondrias y cloroplastos poseen ADN bicatenario circular (como procariotas), la teoría de la fagocitosis es apoyada por la doble membrana que poseen. La síntesis proteica de mitocondrias y cloroplastos es autónoma; en ellos encontramos ribosomas 70S (no como eucariotas, que son 80S).  La división que realizan es igual que procariotas, fisión binaria (forma de reproducción asexual y se da en arqueobacterias, bacterias, algas unicelulares, levaduras de fisión y protozoos.
Al igual que en las bacterias, se obtiene energía en centros que se localizan en la membrana; los tilacoides de los cloroplastos se parecen a unos sistemas que pueden encontrarse en cianobacterias. La mayor parte de los genes en el genoma mitocondrial y de los cloroplastos se ha ido perdiendo, debido a que gracias a la evolución su dependencia hacia las células eucariotas ha aumentado.

¿Y en su contra?
Cloroplastos y mitocondrias poseen intrones (propios del ADN eucariótico).
Los orgánulos y la célula no pueden vivir los unos sin el otro (aunque esto se explicaría con el crecimiento de la dependencia).


Aquí os dejo un vídeo que explica (de forma visual) el origen de las mitocondrias y los cloroplastos en el interior de primitivas células, antepasadas de las eucarióticas.

FUENTES:
http://jvilchez2009.blogspot.com.es/
http://webs.uvigo.es/
http://es.wikipedia.org/

Células madre para corazones 'heridos' y sin tratamiento

El tratamiento de la angina de pecho ha experimentado importantes avances en los últimos años, tanto desde el punto de vista farmacológico como del de las técnicas de recuperación del riego sanguíneo (angioplastias y cirugías). Sin embargo, un número considerable de pacientes (hasta el 11%, según datos de EEUU) no responden a estas terapias y sufren lo que se llama angina refractaria, un trastorno que afecta en buena medida a su calidad de vida. Precisamente por sus importantes dificultades para sobrellevar el día a día, en estos pacientes se están probando distintos tratamientos experimentales, como la terapia celular. Aunque aún es mucho lo que se desconoce sobre la utilidad de esta estrategia terapéutica, recientes estudios sugieren que puede beneficiar ampliamente a los pacientes. Una de estas investigaciones es la dirigida por Pilar Jiménez Quevedo desde el Hospital Universitario Clínico San Carlos de Madrid cuyos resultados se han publicado recientemente en la revista Circulation Research, una de las publicaciones de la Asociación Americana del Corazón.

Sus datos, todavía preliminares, han demostrado que un determinado tipo de células madre -concretamente las CD133+ procedentes de la circulación periférica y con un papel conocido en la reestructuración del endotelio vascular- pueden usarse con seguridad y eficacia en pacientes con angina refractaria."Es la primera vez que se estudia este tipo de células en este tipo de pacientes. El nuestro es un estudio piloto, pero, dados los buenos resultados, queremos llevar a cabo un estudio multicéntrico a gran escala", explica Jiménez Quevedo.
El equipo de Jiménez trató con esta terapia celular en una sesión a un grupo de 28 pacientes y comparó los resultados con los de un grupo control. Durante el seguimiento, los investigadores comprobaron que los enfermos que habían recibido la terapia "tenían menos episodios de angina, consumían menos comprimidos de nitroglicerina y mejoraba tanto su calidad de vida como el riego a las zonas del corazón afectadas ", algo que no sucedía en el grupo de control. "Este tipo de células contribuyen en el organismo a la reendotelización  y creo que pueden ser muy útiles en casos de isquemia", señala Jiménez Quevedo.
Esta cardióloga intervencionista explica que gracias al desarrollo tecnológico ha sido posible por primera vez inyectar las citadas células madre de forma percutánea exactamente en la zona isquémica, es decir, la que no tiene riego sanguíneo. Mediante una reconstrucción tridimensional del corazón, aclara, se puede ver dónde hay que llevar a cabo la inyección con el catéter y cómo se está produciendo.
El proceso de 'recogida' y aplicación de las células puede realizarse en unas pocas horas, añade Jiménez Quevedo. "Aunque otros estudios las conservan hasta el día siguiente en una nevera para inyectarlas, nosotros queríamos hacer el esfuerzo e inyectárselas inmediatamente tras su purificación, queríamos que estuvieran en las mejores condiciones  posibles, por lo que todo se hizo entre las 08:00h de la mañana y las 17:00h de la tarde de un día", aclara. La intención del equipo es avanzar un paso más en las investigaciones, por lo que ya está buscando distintas vías de financiación. "El estudio que hemos publicado se ha financiado íntegramente con fondos públicos, es totalmente independiente.Y estamos viendo de qué manera podemos continuar. Es complicado, la crisis se nota y en este campo la industria farmacéutica no tiene tanto interés como en otros, pero hay que tener paciencia. Nos ha costado mucho esfuerzo llegar aquí y queremos seguir avanzando".

Científicos clonan células adultas para crear células madre embrionarias.

Científicos estadounidenses consiguieron por primera vez clonar células adultas humanas para crear células madre embrionarias cuyo ADN se corresponde con el donante, un avance para la medicina regeneradora y el tratamiento de patologías incurables.

En el marco de este estudio, los investigadores utilizaron la técnica desarrollada por el doctor Shoukhrat Mitalipov, el primero en crear en 2013 células madre embrionarias humanas a partir de células de la piel. Pero en estos ensayos de clonación se utilizó ADN de un bebé de ocho meses.

La nueva técnica publicada en la revista estadounidense Cell Stem Celle fue llevada a cabo por el Advance Cell Technology y financiada en parte por el gobierno de Corea del Sur.  El equipo dirigido por el doctor Robert Lanza utilizó el núcleo de células de la piel de dos hombres que insertaron de dos ovocitos que generaron embriones primitivos. El ADN fue extraído de estos embriones.

"Hasta ahora no habíamos logrado clonar células adultas para crear células madre embrionarias", afirman los autores cuyo sistema tiene la ventaja de no utilizar embriones fertilizados, una técnica que genera dilemas éticos o fuertes oposiciones en la iglesia.

La comunidad científica ha puesto sus esperanzas en la clonación terapéutica que podría llegar a sustituir órganos dañados por el cáncer, la ceguera o la enfermedad de Alzheimer.

FUENTE: EL PAÍS.

La membrana celular, examinada en detalle

La membrana celular debe procesar numerosas señales provenientes del medio ambiente y del interior de la célula, a fin de iniciar las oportunas respuestas moleculares a las condiciones cambiantes. Por ejemplo, si determinadas sustancias mensajeras se unen a la membrana, esto puede activar el crecimiento de la célula o la división celular.
La membrana celular ha sido desde hace tiempo el centro de atención de muchas investigaciones científicas. Sin embargo, un aspecto del que no se ha logrado aclarar mucho es cómo exactamente se organizan sus diversos componentes.
Unos científicos en el Instituto Max Planck de Bioquímica en Martinsried, cerca de Múnich, Alemania, han realizado el primer análisis exhaustivo de la estructura molecular de esta capa limítrofe, y a raíz de ello han conseguido averiguar muchos detalles precisos sobre cómo está organizada.
Para el análisis, el equipo de Roland Wedlich-Soldner empleó tecnologías avanzadas de captación de imágenes. Eso ayudó a los investigadores a obtener imágenes mucho más nítidas que lo logrado en otros estudios previos. Las nuevas imágenes muestran detalles de la membrana celular, así como de ciertas proteínas marcadas.


En las células de levadura, los autores del estudio han comprobado que toda la membrana se compone de dominios independientes o sectores, cada uno con unos pocos tipos de proteínas o incluso con sólo un tipo. Si una proteína se traslada a un dominio inadecuado, puede incluso dejar de funcionar. El estudio confirma que la membrana es en algunos aspectos como una especie de colcha de retazos.

Los resultados de esta investigación deberían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funcionan los procesos celulares básicos.

Un nuevo tipo de célula madre acerca el sueño de la medicina regenerativa.

 

Si ya se había aprendido la diferencia entre células madre adultas, embrionarias o iPS, ahora tendrá que recordar unas nuevas siglas para seguir entendiendo los avances de la prometedora medicina regenerativa. Un equipo internacional de investigadores ha identificado un nuevo tipo de célula madre pluripotente, es decir con capacidad para transformarse en neuronas, células cardiacas o cualquiera de los 200 tipos celulares del organismo humano adulto.

Estas nuevas células llamadas «F» –por el término en inglés «fuzzy» (difusas)– son estables y podrían utilizarse en tratamientos para crear células de repuesto para cada tejido enfermo. Este hallazgo y nuevos detalles sobre el camino necesario que hay que recorrer para reprogramar una célula, se detallan en la revista «Nature» con tres trabajos de investigadores de la Universidad de Utrecht (Holanda), Universidad Nacional de Seúl (Corea) y el Hospital Mount Sinai de Toronto (Canadá). Los tres forman parte de un consorcio internacional de investigadores que busca arrancar todos los secretos a la reprogramación celular, la técnica que algún día permitirá regenerar tejidos enfermos.

Más fáciles y baratas de obtener

Como en su momento hicieron las células iPS, las nuevas células pluripotentes identificadas abren un sinfin de posibilidades, desde curar la diabetes a desarrollar tratamientos para enfermedades como el alzhéimer o las lesiones medulares. La diferencia con las veteranas es que son más fáciles y más baratas de obtener y crecen más rápido que las famosas células iPS, las células que hace ocho años revolucionaron este campo y pusieron fin al dilema ético de las células madre. Al descubrirlas el japonés Shinya Yamanaka demostró que no era necesario destruir embriones para desarrollar la terapia celular. Bastaba con tomar una muestra de la piel, aislar sus células y dar marcha atrás en su reloj biológico para que se comportara como una célula embrionaria.

El hallazgo le mereció el nobel de Medicina a Yamanaka, pero el procedimiento para conseguir esta transformación todavía resulta poco eficaz.

Las nuevas células «F» que ahora se han descubierto podrían ser el relevo. Permitiría su producción a gran escala para esas terapias que ven cada vez más cerca los investigadores y aún no terminan de llegar a las consultas.

Más tiempo para valorar su aplicación

Juan Carlos Izpisúa, del Instituto Salk de la Jolla (California) considera «valioso» el hallazgo, aunque pide tiempo. «Lo mejor de las nuevas células es su crecimiento más rápido, pero su aplicación aún no está completamente clara y se precisan estudios posteriores que demuestren no solo la funcionalidad de estas células «F» a la hora de generar distintos tipos celulares, sino la posibilidad de obtener estas células en humanos», explicó a ABC.

Su identificación también abre un nuevo interrogante. ¿Y si hay más células pluripotentes en el organismo? «Es importante estudiarlos porque contaríamos con diferentes opciones según en el contexto en el que se vayan a emplear», apunta.

En esta carrera por llevar a la clínica la medicina regenerativa, llevan la delantera las células iPS. En agosto arrancó en Japón el primer ensayo clínico en humanos para probar la eficacia y seguridad de las células iPS. Se ha elegido el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad, la principal causa de ceguera. Seis personas recibirán un nuevo tejido de retina, fabricado a partir de estas células. Si funciona podría contarse con un tratamiento válido para la principal causa de ceguera en el mundo.

Visualizan por primera vez cómo se rompe la doble hélice de ADN

Científicos del Grupo de Cristalografía de Macromoléculas del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas en España, ha desarrollado un método de producción de cristales biológicos que ha permitido observar, por primera vez, cómo se produce la rotura de la doble cadena del ADN.

 Además, han desarrollado una simulación informática que hace visible al ojo humano este proceso, de duración en la naturaleza de millonésimas de segundo.

 Se sabía que las enzimas, o proteínas, endonucleasas son las responsables de la rotura de la doble hélice, pero no se conocía el mecanismo exacto.

Al diseñar  el mecanismo exacto por el que se produce la rotura, este conocimiento podrá emplearse en múltiples aplicaciones biotecnológicas: desde la corrección de mutaciones para tratar enfermedades raras y genéticas, hasta el desarrollo de organismos genéticamente modificados.

 Alterando la temperatura y el pH, el equipo del CNIO ha ralentizado hasta diez días una reacción química que en condiciones normales dura microsegundos. En estas condiciones, han creado una película en slow-motion de todo el proceso.

 Para disparar la reacción enzimática  se han añadido metales  para posteriormente producir cristales biológicos y congelarlos a -200 ºC y se han recogido 185 estructuras cristalográficas que representan todos los cambios conformacionales de cada paso de la reacción.

 Finalmente, mediante análisis computacional, los investigadores han ilustrado los siete estadios intermedios del proceso de separación de las cadenas de ADN. 

Una proteína de la membrana celular causa la resistencia a la quimioterapia de un cáncer infantil

Varias investigaciones han relacionado la caveolina-1 con la regulación de las vías de señalización celular y el proceso de transformación maligna previa a la aparición de un tumor (oncogénesis). Aún así, esta es la primera vez que se relaciona esta proteína con la resistencia a los fármacos quimioterápicos que presenta el sarcoma de Ewing.

El estudio, que se ha publicado en la edición digital de la revista International Journal of Cancer, demuestra que la caveolina-1 aumenta la resistencia de las cèlulas tumorales del sarcoma de Ewing a los fármacos quimioterápicos indicados en esta enfermedad (cisplatino y doxorrubicina) mediante la activación de una reacción en una enzima denominada PKC-alfa.

Si se reducen los niveles de caveolina-1 o de PKC-alfa presentes en las células, aumenta considerablemente la eficacia del cisplatino y de la doxorrubicina ante las células tumorales. Esto abre una vía para desarrollar nuevos fármacos que permitan mejorar la eficacia de los tratamientos quimioterápicos existentes contra el sarcoma de Ewing.

El segundo cáncer de huesos infantil más frecuente

Esta enfermedad representa un dos o un tres por ciento de los tumores infantiles y tiene una incidencia anual de 0,6 casos por millón de habitantes. El pronóstico de la enfermedad es grave. A menudo se disemina a otras partes del cuerpo, especialmente a la médula ósea, los pulmones, los riñones, el corazón y la glándula suprarrenal. En un número significativo de casos, la quimioterapia no es efectiva.

Fuente:http://www.agenciasinc.es

Un hallazgo sobre células madre desafía al dogma de cómo se desarrollan los fetos

Se ha descubierto un nuevo tipo de célula madre que, aparentemente, puede convertirse en una célula hepática o en una célula que conforma el revestimiento de los vasos sanguíneos del hígado.

La existencia de dicho tipo de célula contradice la teoría actual sobre cómo surgen los órganos a partir de las capas celulares en el embrión, y puede proporcionar pistas sobre los orígenes del cáncer de hígado y posibles tratamientos futuros.

Gracias a las células madre, cada ser humano se desarrolla a partir de una única célula, convirtiéndose al final del proceso en un ser complejo hecho de más de 200 tipos de células. La célula madre humana original, el embrión resultante de la fertilización, tiene el potencial de desarrollarse en cada tipo de célula humana. Las células madre se multiplican (proliferan) y especializan (diferencian), hasta que logran una población de millones de células funcionales, incluyendo células hepáticas (hepatocitos), células de vasos sanguíneos (células endoteliales), células musculares, óseas, etcétera.

En el útero, una de las fases iniciales del embrión humano comienza con la aparición de tres capas distintas de células madre: el endodermo, el mesodermo y el ectodermo.

El consenso hasta ahora era que el endodermo se centra en formar el hígado y otros órganos de la zona digestiva; el mesodermo se ocupa del corazón, los músculos y las células sanguíneas; y el ectodermo se dedica al cerebro y la piel. Es importante saber con certeza qué capa da lugar a qué órganos porque estos orígenes guardan pistas cruciales sobre las causas de ciertas enfermedades en los sujetos adultos, además de sobre cómo debe ser el desarrollo correcto del individuo.

El equipo de Valerie Gouon-Evans, de la Escuela Icahn de Medicina, dependiente del Centro Médico Monte Sinaí en la ciudad estadounidense de Nueva York, ha encontrado una célula madre que puede convertirse en célula hepática, que se cree se origina en el endodermo, o en célula endotelial (que ayuda a formar un vaso sanguíneo), y cuyo origen exclusivo se atribuía al mesodermo.

El nuevo descubrimiento va en contra de la teoría tradicional de las capas iniciales, que dice que una célula madre solo se convierte en tipos de célula en consonancia con la capa de la que proviene dicha célula madre. Ahora resulta que, aparentemente, las células endoteliales pueden surgir tanto del endodermo como del mesodermo.