Primer mapa del espliceosoma humano

 Se trata de la máquina molecular más compleja e intrincada de la biología humana, ya que edita más del 90% de nuestros genes. Los errores en este proceso están vinculados con muchas enfermedades incluyendo la mayoría de los tipos de cáncer.

 

 

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Un equipo del Centro de Regulación Genómica en Barcelona determina el primer mapa del espliceosoma humano, que es la máquina más compleja dentro de las células. Este espliceosoma edita los mensajes genéticos transcritos del ADN, permitiendo que una misma secuencia genética pueda dar lugar a múltiples  versiones de una proteína. 

Este mecanismo es fundamental, ya que interviene en la modificación de la mayoría de los genes humanos, afectando a más del 90% de ellos. Sin embargo, cuando ocurren errores en este proceso, pueden desencadenarse diversas enfermedades, incluyendo varios tipos de cáncer, trastornos neurodegenerativos y genéticos.

La máquina molecular más compleja 

Para funcionar correctamente, cada célula del cuerpo humano requiere instrucciones precisas provenientes del ADN. Estas instrucciones se copian en el ARN, que luego atraviesa un proceso fundamental de edición conocido como splicing o empalme. Durante este procedimiento se eliminan las secciones no codificantes (no contienen información para fabricar proteínas) y se ensambla las codificantes para guiar la producción de proteínas.

Aunque hay unos 20.000 genes codificadores, la edición permite generar más de 100.000 proteínas distintas. 

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El 'Talón de Aquiles' del cáncer

"Las celulas cancerosas tienen tantas alteraciones en el espliceosoma que ya están al limite de lo que es biológicamente aceptable. El hecho de que dependa de una red de empalme tan interconectada podría ser su punto débil, algo que podemos utilizar para desarrollar nuevas terapias. Nuestro mapa proporciona una herramienta para identificar estas vulnerabilidades." comenta Valcárcel

Una nueva clase de tratamientos

Además del cáncer, numerosos trastornos surgen debido a moléculas del ARN defectuosas generadas por fallos en el empalme. Gracias al mapa detallado del espliceosoma, ahora dispone públicamente gracias a los autores del estudio, la comunidad científica puede localizar con precisión los errores de empalme en las células de un paciente.

Información extraída de: sinc

MGG

La "huella biológica" del cáncer podría hacer más fácil su diagnóstico temprano

En este post hablaremos sobre la detección del cáncer en fases tempranas, lo cual puede favorecer la recuperación del paciente. La noticia fue publicada en Agencia Sinc el 10/12/2024

Un estudio reciente del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona ha identificado la existencia de huellas moleculares únicas en distintos tipos de cáncer. Estas huellas, detectables incluso en las primeras etapas de la enfermedad, podrían facilitar el diagnóstico precoz a través de pruebas no invasivas. La investigación se centra en las modificaciones químicas que presentan los ribosomas, estructuras celulares esenciales para la síntesis de proteínas, cuya composición varia según el tipo de tejido y la presencia de patologías como el cáncer.

Hasta ahora, se pensaba que los ribosomas eran iguales en todas las células del organismo. Sin embargo, este estudio demuestra que las modificaciones químicas en el ARN ribosómico (ARNr) pueden ser específicas de cada tejido y alterarse en presencia del cáncer. Este hallazgo supone que las células cancerosas presentan una reducción en ciertas marcas químicas, un fenómeno llamado hipomodificación, que podría servir como biomarcador para la detención de la enfermedad.

Los investigadores analizaron muestras de tejido de pacientes con cáncer de pulmón y testículos, encontrando patrones moleculares distintos en comparación con tejido sano. La prueba desarrollada por el equipo del CGR logró distinguir con una precisión casi perfecta entre tejido canceroso y no canceroso. Además, el proceso de detección se llevo a cabo rápidamente, esto permite realizar un diagnóstico temprano sin necesidad de hacer uso de procedimientos invasivos.

Este avance representa un paso significativo en la lucha contra el cáncer, ya que permite detectar la enfermedad en etapas iniciales, cuando las probabilidades de éxito en el tratamiento son mayores. La implementación de esta tecnología podría revolucionar los métodos actuales de diagnóstico.

A largo plazo, esta línea de investigación podría ampliarse para acabar con otros tipos de cáncer y desarrollar pruebas aún más precisas. La comunidad científica destaca la importancia de continuar explorando la relación entre las modificaciones del ARNr y la progresión del cáncer, con el objetivo de diseñar nuevas estrategias terapéuticas basadas en estos descubrimientos.

FCP

EL PAPEL DE LA VITAMINA A EN EL DESARROLLO EMBRIONARIO DE LOS VERTEBRADOS

Un estudio liderado por el CSIC descubre un mecanismo por el cual la ruta de señalización del ácido retinoico, resultante del metabolismo de la vitamina A, afecta la formación de los vertebrados.

La ruta de señalización del ácido retinoico, derivado de la vitamina A, es clave en el desarrollo embrionario, regulando la formación del sistema nervioso, el corazón y las extremidades.

Un estudio del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), liderado por José María Santos Pereira, explica cómo esta ruta de señalización modifica la expresión génica, generando distintos tipos celulares y partes del cuerpo.

El grupo de investigación ,usando embriones de pez cebra, descubrió que esta señalización activa elementos reguladores del ADN, que funcionan como interruptores génicos. A continuación, Lourdes Gallardo señaló que el ácido retinoico activa más interruptores al unirse a factores de transcripción que accionan estos interruptores. Asimismo, los factores de transcripción, incluido el receptor de ácido retinoico y otros activados por éste (como factores de las familias Hox, Meis y Sox), regulan los genes mediante contactos tridimensionales entre interruptores y genes diana.

Este hallazgo es clave porque la señalización del ácido retinoico es esencial en el desarrollo embrionario de los vertebrados. Además, identifica un mecanismo in vivo por el cual esta ruta regula la formación de distintos tipos celulares mediante cambios en la estructura tridimensional del genoma, lo que altera la expresión de los genes y permite la diferenciación celular.

NUEVAS VÍAS DE INVESTIGACIÓN FUTURA

Marta Moreno destaca que el estudio abre nuevas vías de investigación, como la relación entre los receptores de ácido retinoico y el factor Sox3, implicado en el sistema nervioso. Además, permite estudiar cómo los factores de transcripción afectan el plegamiento tridimensional del genoma y la expresión génica.

El estudio también tiene relevancia para enfermedades humanas, ya que el uso de tecnologías de célula única en embriones de pez cebra puede ayudar a entender cómo ocurre este mecanismo en diferentes tipos celulares y como afectan la composición y alteraciones del embrión.

Por último, el hallazgo tiene implicaciones para enfermedades humanas, ya que alteraciones en la estructura tridimensional del genoma pueden causar malformaciones hereditarias, cáncer y enfermedades neurodegenerativas.

Notícia extraida de: agencia sinc

REO

Avance en autismo: descubierto el papel crucial de los condensados de una proteína

Un estudio del IRB Barcelona revela cómo la falta de un segmento en la proteína CPEB4 disminuye la expresión de genes clave para el desarollo neuronal. El trabajo abre nuevas vías para el desarollo de terapias dirigidas a los trastornos del espectro autista.

Imagen de microscopía confocal de neuronas de ratón mostrando los agregados sólidos de CPEB4 en amarillo
Julia Pose y Jose J. Lucas

 El equipo del Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) ha identificado un mecanismo molecular que explicaría ciertas alteraciones en la proteína neuronal CPEB4 relacionadas con el 80% de casos de autismo no asociados con mutaciones genéticas específicas, este es denominado autismo idiopático.

 El anterior estudio en el que se basan, reveló la existencia de un microexón específico en la proteína CPEB4 esencial para la actividad de las proteínas del cerebro. Este microexón facilita la formación de condensados moleculares que almacenan ARN mensajero necesario para el funcionamiento neuronal; si este falta, los condensados se ralentizan e impiden la liberación de ARNm que afecta el desarrollo neuronal y puede causar autismo.

 En el caso del autismo idiopático, puede ser causado por pequeñas modificaciones en la inclusión del microexón en personas sin mutaciones genéticas aparentes. 

Además, este estudio podría también ayudar al estudio de enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento, debido a la perdida de elasticidad de los condensados que afecta el funcionamiento neuronal. 

 Este hallazgo todavía debe someterse a varias pruebas, incluso cuando lo que parece ser el microexón 4 parece funcionar al introducir una pequeña secuencia de aminoácidos donde se restaura la función del CPEB4 y mayoritariamente se revierten los síntomas; aún deben llevarse a cabo estudios en modelos animales y superar ciertas barreras técnicas. 

Un péptido restaura la reversibilidad de la condensación

“Si bien aún estamos en etapas exploratorias, este descubrimiento es esperanzador y permite vislumbrar un posible enfoque terapéutico que restaure la función de CPEB4”  

Raúl Méndez (IRB)

Imágenes: Nature  / CBM

Noticia: Sinc

IRL

MAPA COMPLETO DE LAS RECOMBINACIONES DEL ADN HUMANO, UN HITO EN LA DIVERSIDAD GENÉTICA

Un estudio realizado por la empresa irlandesa deCODE genetics revela el mapa completo de las recombinaciones del ADN humano, con la ayuda del cual podremos entender por qué algunos embarazos no se llevan a cabo.

Gracias a científicos de la empresa deCode genetics, junto con la colaboración de Amgen, se ha conseguido crear un mapa muy preciso en el que se muestra cómo se combina y se transmite el ADN humano durante la reproducción.

Este hallazgo, después de 25 años de investigación sobre el genoma humano, ha supuesto un avance respecto al conocimiento de la diversidad genética y su influencia en la salud y fertilidad.

El estudio fue publicado en la revista Nature el pasado mes y muestra el nuevo mapa completo, que contiene el 'reordenamiento' a pequeña escala del ADN heredado de los abuelos. Se trata de un proceso muy complejo debido a la similitud entre las secuencias genéticas. 

Sin embargo, también hay áreas del ADN en las cuales no se produce una recombinación significativa, sino que permanecen estables. Esto nos indica que estas zonas pueden contener información vital para evitar problemas cromosómicos o proteger las funciones genéticas. Según Andrés Villalba, investigador en genética en la Universidad Paris Cité (aunque no involucrado en el estudio): "Va a ser muy interesante observar qué partes del genoma están protegidas de la recombinación. Los autores creen que son zonas muy críticas que, al recombinarse, podrían aumentar el riesgo de mutaciones y que esto no asegure la descendencia".

ERRORES GENÉTICOS

Gracias al proceso de recombinación tiene lugar la variabilidad genética de los seres humanos. No obstante, durante este proceso también pueden tener lugar errores que afectarán gravemente a la reproducción, produciendo fallos en los embarazos, que pueden dar lugar a la finalización de estos.

Aproximadamente 1 de cada 10 pareja es afectada por los errores genéticos, convirtiéndose en una de las principales causas de la infertilidad. Este nuevo mapa será de gran ayuda para mejorar la detección de complicaciones y los tratamientos de fertilidad.

DIFERENCIAS ENTRE HOMBRE Y MUJER

El lugar y la forma en que ocurre la recombinación varía dependiendo del sexo. En las mujeres tienen lugar menos recombinaciones no cruzadas. Sin embargo, estas aumentan con la edad y, por tanto, los embarazos en mujeres de avanzada edad presentan mayores fallos y alteraciones cromosómicas. En el caso de los hombres, la edad no influye en este aumento.

El estudio del proceso de recombinación es fundamental para comprender tanto la evolución humana como especie, como las diferencias individuales.

La diversidad genética actual tiene su origen en la recombinación y las mutaciones de novo, es decir, que aparecen en los hijos pero no en los padres. El nuevo mapa ha revelado que estas mutaciones tienen lugar en zonas cercanas a las regiones donde suceden las recombinaciones. Por tanto, estos procesos están relacionados entre sí.

Funte de esta notícia e imagen: Mapa completo de las recombinaciones del ADN humano, Agencia Sinc

JLN

LA VITAMINA B12: UN ACTOR CLAVE EN LA REPROGRAMACIÓN CELULAR Y LA REGENERACIÓN DE LOS TEJIDOS

Este descubrimiento comporta un gran avance para la medicina regenerativa con tan solo mejorar la nutrición.

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La vitamina B12 es un micronutriente muy conocido por su papel esencial para mantener la función nerviosa, contribuir a la producción de glóbulos rojos y facilitar la síntesis de ADN.

Un equipo de investigación dirigido por Manuel Serrano, del IRB Barcelona ha revelado que la vitamina B12 también tiene un papel fundamental en la reprogramación celular y en la regeneración de los tejidos. 

La investigación consistió en un proceso experimental en ratones llamado “reprogramación celular”, el cual imita las primeras fases de la reparación de los tejidos. Los investigadores observaron que la reprogramación celular en ratones consume grandes cantidades de B12.

La disminución de esta vitamina se convierte en un factor limitante que retrasa y perjudica algunos aspectos del proceso de reprogramación. Debido a su poca abundancia en la dieta de los ratones, la suplementación de esta mejora considerablemente la eficiencia de la reprogramación.

Potencial terapéutico frente a colitis ulcerosa.

La colitis ulcerosa es una afección a largo plazo que provoca inflamación y úlceras en el colon y el recto.
Gracias a este estudio, los investigadores pudieron comprobar que las células intestinales que inician la reparación también se benefician de esta vitamina, lo que sugiere un potencial terapéutico para enfermedad.

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Vitamina B12 y reducción de la inflamación.

El equipo de Serrano realizó recientemente otro estudio en el que se concluyó que las personas con niveles más elevados de vitamina B12 en sangre tenían niveles más bajos de marcadores inflamatorios. Por tanto,  esto sugiere que la vitamina B12 tiene un efecto antiinflamatorio beneficioso para la salud.

Noticia de Agencia Sinc

MMR

Bacterias que modifican sus ribosomas para resistir a los antibióticos

 Bacterias que modifican sus ribosomas para resistir a los antibióticos

En este post hablaremos sobre la investigación realizada tras someter a la bacteria E.coli a dos antibióticos diferentes (estreptomicina y kasugamicina). La notícia fue publicada en Agencia Sinc el 29/11/2024.

Primeramente, Escherichia coli es una bacteria común, inofensiva aunque puede causar infecciones graves. El Centro de Regulación Genómica (CRG) ha realizado una investigación donde exponen a las bacterias a los antibióticos estreptomicina (usado para tratar la tuberculosis) y kasugamicina (usado para prevenir enfermedades bacterianas en cultivos).

Ambos antibióticos atacan sus ribosomas (orgánulos no membranosos formados por ARN ribosómico y proteínas, se encargan de la síntesis de proteínas) concretamente alteran su ARN ribosómico, modificando su forma y función. En otras palabras, altera su producción de proteínas lo que puede llevar a la muerte celular.

Sin embargo, se ha visto que en presencia de antibióticos la E.coli modifica sus ribosomas, perdiendo ciertas modificaciones según el antibiótico. Esto con el objetivo de impedir su acoplamiento y continuar la producción de proteínas. En consecuencia se vuelven resistentes a los fármacos.

Resistencia a los antibióticos

Las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos de diferentes formas: mutaciones en el ADN, bombeando y transportando activamente los fármacos al exterior. Ahora la E.coli ha demostrado una nueva forma de hacerlo.

Secuenciación por nanoporos

El experimento se realizó con la secuenciación por nanoporos con el objetivo de leer el ARN ribosómico sin eliminar las modificaciones químicas.

Finalmente, cabe recalcar que el estudio no explica cómo suceden dichas modificaciones en los ribosomas, pero estas pueden ser las bases de futuros estudios. Todo con el objetivo de combatir las “superbacterias” las cuales han cobrado muchas vidas.

NBG

 

El ‘secuestro’ de ARN silencia el desarrollo de la LMA

Un estudio realizado por investigadores del instituto Josep Carreras, explica la transformación maligna de las células en la LMA. Entre los hallazgos se encontraron proteínas implicadas en la formación de estas células.

Imagen estaría de: Agencia Sinc

Imagen extraída de: together.stjude.org

La leucemia mieloide aguda (LMA) es un cáncer sanguíneo muy agresivo originado en la médula ósea, donde las células hematopoyéticas alteradas no consiguen diferenciarse adecuadamente y continuan reproduciéndose.

La complejidad genética de la LMA dificulta su tratamiento, de tal modo que pesar de los importantes avances que se producen en las investigación su supervivencia sigue en el 30%.

Para poder aumentar la tasa de supervivencia es necesario un conocimiento más profundo de lo que ocurre dentro de la célula de LMA. Para poder desarrollar un nuevo tratamiento.

El funcionamiento celular

La expresión de los genes comprende  las acciones  de un gen activo y este con su información tiene impacto en la célula. Por lo general, significa hacer una transcripción y luego una traducción.

Las células tienen mecanismos para controlar la expresión de los genes, y si estos mecanismos se alteran, puede producirse una transformación oncogénica, el paso de una célula normal a una célula tumoral.

El equipo descubrió que las células de LMA tienen un número elevado de P-bodies, estructuras celulares relacionadas con el procesamiento del ARN, un paso clave en la expresión de los genes.

Al observarlas descubrieron que el ARN de los genes que impiden la transformación oncogénica se acumulaban allí y no se traducían, por lo tanto no podían producir sus proteínas y guiar el destino de la célula.

Varias proteínas implicadas

imagen extraída de: genome.ucsc.edu

Aunque los investigadores aún no sabíanpor qué este ‘secuestro’ afecta al ARN de genes que impiden la transformación oncogénica, la evidencia era sólida. Por eso los investigadores forzaron la disolución de los P-bodies, reconfiguraron el genoma de las células para que impidieran la transformación a una célula tumoral, reiniciando patrones de expresión génica saludables y adoptando un comportamiento más tolerable.  

Cuando profundizaron en el mecanismo de secuestro en los P-bodies, el equipo encontró varias proteínas implicadas en la formación de estas entidades celulares, especialmente DDX6.

La abolición de esta proteína desestabilizó  de los P-bodies, liberando ARN atrapado en los mismos. En el transcurso de los experimentos, no se observó efectos relevantes en células progenitoras sanas.

Un paso importante en la investigación

Uno de los investigadores, José L. Sardina, consideró que los resultados son un paso importante en la investigación de la LMA.

Con los resultados, los investigadores comprendieron mucho mejor los mecanismos internos que conducen a la transformación oncogénica en la LMA, y son optimistas sobre el potencial de nuevas terapias dirigidas a los P-bodies en esta leucemia.

Información extraída de:  Agencia Sinc

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