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

LLC

 Síntomas que alertan de un bajo nivel de hemoglobina 

La hemoglobina se trata de una proteína situada en los glóbulos rojos, la cual distribuye el oxígeno por los tejidos y devuelve el monóxido de carbono de los pulmones a este. Así, los niveles de este no parecen ser los adecuados, podría estar perjudicando nuestra salud.

¿Cuáles son los niveles adequados?

El nivel de hemoglobina en sangre debe se superior o igual a 13 g/ml y 12 g/ml y, inferior a 16 g/ml y 16,5 g/ml en mujeres y hombres, respectivamente. En menores de 6 años debería ser mayor o igual a 11 g/ml.

¿Qué síntomas alertan de una hemoglobina baja?

La variación de síntomas depende de la cantidad de disminución de hemoglobina y de la rapidez de su instauración.

Así una bajada de hemoglobina a causa de una hemorragia digestiva aguda supondría muchas complicaciones físicas, mientras que una hemorragia silente y crónica seria poco notable.

¿Qué indica un bajo nivel de hemoglobina?

Este indicaría una anemia y, no la cifra de glóbulos rojos.

Causas de un descenso de hemoglobina

Podría tratarse de una falta de hierro, es decir, una anemia ferropénica, la cual se podría confundir con una ferropenia sin anemia, que seria la falta de hierro pero con los niveles adecuados de hemoglobina,  esta se muestra bastante en mujeres, durante su periodo fértil.

El diagnóstico de esta es sencillo revisando la historia clínica y la medición de ferritina. 

Si se da en hombres o mujeres menopaúsicas, la causa sería una pérdida sanguínea digestiva y, se realizarían exploraciones endoscópicas digestivas para el diagnóstico y el tratamiento.

Consecuencias de un nivel bajo

Lo más frecuente sería un cansancio tanto físico como psicológico, además de la caída del pelo, síndrome de las piernas inquietas, falta de aire y disminución de capacidad física.

¿Que hacer si los niveles son bajos?

El hematólogo se basa en la historia para identificar posibles enfermedades causantes, los valores del hemograma, sobretodo el del tamaño de los glóbulos rojos y, alteraciones en otros componentes sanguíneos como leucocitos y plaquetas. 

Este no inicia un tratamiento sin haber identificado la causa de la anemia, para lo cual utilizan diversas exploraciones adicionales, como exploraciones endoscópicas digestivas y análisis de la médula ósea.

Eva Bosch de las Heras; fuente: https://www.hola.com/estar-bien/20241025725728/hemoglobina-baja-sintomas-causas/ 

Nobel de Química 2024: predicción y creación de  las proteínas

 El Nobel, concedido a David Baker, de la Universidad de Washington, y a

Demis Hassabis y John Jumper, de Google DeepMind, que involucra la inteligencia artificial.

“Para entender cómo funcionan las proteínas, hay que saber qué aspecto tienen, y

eso es lo que han hecho los galardonados de este año” dijo el potente miembro del

comité Nobel Johan Aqvist, ya que el “aspecto” que menciona Aqvist es la

estructura tridimensional que posee la proteína, y es ésta la que proporciona su

función y característica.

El comité informó que Hassabis y Jumper han empleado su modelo de inteligencia

artificial, AlphaFold2, para determinar la composición de todas las proteínas

humanas. El comité declaró que los científicos "también anticiparon la estructura de

casi todos los 200 millones de proteínas que los investigadores han identificado

hasta el momento al cartografiar los organismos terrestres".

La honoraria imagen de los 3 galardonados publicada por el comité suecos

Hassabis y Jumper pertenecían a un equipo de Google DeepMind, el laboratorio

principal de la compañía de inteligencia artificial. Esta tecnología de inteligencia

artificial tiene la capacidad de prever de manera rápida y confiable el estado físico de

proteínas y enzimas. Lo que científicos pasaban décadas descifrando, AlphaFold

consigue realizarlo en horas o minutos.

La influencia de estos descubrimientos se manifiesta en diversas áreas, desde el

tratamiento de patologías genéticas hasta la generación de nuevas enzimas para

procesos industriales. Los especialistas en diversas disciplinas están identificando la

relevancia de estos éxitos y su capacidad para fomentar alianzas interdisciplinarias.

Baker "desveló un universo totalmente nuevo de estructuras proteicas que jamás

habíamos presenciado", afirmó Aqvist. En 2003, el comité indicó que Baker "pudo

crear una nueva proteína que no tenía similitudes con ninguna otra" Baker realizó

creaciones extraordinarias, incluyendo proteínas que pueden emplearse como

medicamentos, vacunas, nanomateriales y sensores pequeños. Llega a tal nivel de

utilidad, que han constituido el fundamento de diversos posibles tratamientos

médicos, tales como un aerosol antiviral para la COVID-19 y un fármaco para el

trastorno celíaco.

Durante años, "el diseño proteínas de novo, es decir, desde cero, se veía como una

locura. Hasta hace muy poco se usaban las proteínas de la naturaleza o se

incorporaban pequeños cambios en las mismas", para crear medicamentos.

Cuando su equipo empezó a intentar diseñarlas recuerda que les decían: "no se

puede hacer" y es que era tan complejo que "nadie entendía las reglas", por eso ahora

"es muy emocionante poder fabricar nuevas proteínas que hagan cosas", reconoce

Baker.

Las increíbles estructuras que ha desarrollado el BakerLab

Sin embargo, muchos ponen en discusión el mal uso que se le puede otorgar a esta

nueva tecnología, como fue el caso del CRISPR-CAS9. Sobre la posibilidad de que

esta técnica sirviera para crear algún virus peligroso, dice que de esos "ya ha habido

en la historia, como la gripe española", cuya secuencia es pública. "El mundo ya

conoce virus muy muy peligrosos, así que no necesitas un diseño de proteínas para

hacerlo, porque esa es información ya pública".

Como podemos observar, los nuevos hallazgos incrementan más y más las

esperanzas de nuevos tratamientos a enfermedades y una mejora de la calidad de

vida, gracias a la investigación realizada por apasionados de la ciencia y la biología

Información extraída del artículo de El País: Nobel de Química 2024 a David Baker,

Demis Hassabis y John Jumper por revelar los secretos de las proteínas con IA y

computación | Ciencia | EL PAÍS

MGL

LA DOBLE VIDA DE LAS ENZIMAS METABÓLICAS

Dos estudios realizados por investigadoras del Centro de Regulación Genómica (CRG), revelan que las enzimas metabólicas llevan a cabo trabajos relacionados con la división celular y la reparación del ADN. 

Las enzimas metabólicas, hasta ahora, estaban asociadas a la producción de energia y la síntesis de nucleótidos. Esta nueva función demuestra que tienen un trabajo secundario dentro del núcleo. El nuevo descubrimiento, publicado en dos estudios independientes en Nature Communications, ha sido muy insesperado, debido a la alta especificidad de las funciones que presentan estas enzimas. Gracias a este hallazgo, han aparecido nuevas terapias contra el cáncer, concretamente contra tumores agresivos como el cáncer de mama triple negativo (TNBC).

A lo largo de los años se han establecido unas funciones específicas en los órganulos celulares: las mitocondrias se encargan de la producción de energía, el citoplasma con los ribosomas llevan a cabo la síntesis de las proteínas y el núcleo contiene el material genético. Sin embargo, Sara Sdelci, una investigadora del CRG, ha descubierto que la especificidad está menos definida de lo que se pensaba: "Las enzimas metabólicas están trabajando fuera de su vecindario habitual. Es como descubrir que tu panadero tiene un segundo trabajo como cervecero en otro barrio".

Para sorpresa de Sara Sdelci y para la de todos nosotros, las funciones secundarias que realizan las enzimas metabólicas en el núcleo son tan necesarias como las funciones primarias. Esto les da una complejidad que no se había considerado antes.

ENZIMA METABÓLICA MTHF₂

En el primer estudio, la investigadora Natalia Pardo Lorente, estudió la enzima metabólica MTHF₂, que además de estar en las mitocondrias y desempeñar una gran función en la síntesis y crecimiento celular, también se encuentra en el núcleo, donde tiene gran importáncia en la división celular.

Dicho estudio es el primero en revelar que el núcleo depende de un proces metabólico para mantener la estabilidad del genoma humano. Así lo indica Pardo Llorente: "El núcleo no es solo un espacio de almacenamiento pasivo para el ADN, sino que tiene sus propias necesidades y procesos metabólicos.

Organoide de células pluripotentes humanas del colon que muestra a MTHFD2 teñida en rojo.

Natalia Pardo Lorente / Centro de Regulación Genómica

ENZIMA METABÓLICA IMPDH₂

En el segundo estudio, las investigadoras Marta García Cao y Lorena Espinar, estudiaron la enzima IMPDH₂, centrandóse en su repercusión en el cáncer de mama triple negativo (TNBC), el más agresivo que existe. La función de esta enzima en el núcleo es reparar el ADN dañado. Pero si esta enzima no actuara, el daño máximo del ADN, nos llevaría a la muerte celular y la célula cancerosa moriría. En el experimento que afirmo este estudio, al aumentar experimentalmente los niveles de IMPDH₂ en el núcleo, se colapsó la maquinaria de reparación y dejó de funcionar. Por tanto, las células acabaron autodestruyéndose y sufriendo el mismo daño en el ADN al que normalmente resisten.

Los dos estudios son revolucionarios en su campo. Las enzimas metabólicas abren un amplio abanico de posibilidades en la lucha contra el cáncer. Tal y como Sara Sceldi explicó: "puede haber muchas más enzimas metabólicas por descubrir y que la célula esté mucho más interconectada de lo que se pensaba...".

La posibilidad de reparar el ADN y la división celular y parar la producción de energia en células cancerígenas, abre nuevos horizontes en ciencia, medicina y farmacología, y eso nos llena de esperanza.

Fuente de esta notícia e imagen: Agencia Sinc

JLN

Existe un 'interruptor' del deseo de hacer deporte: dos proteínas del músculo

Un estudio, liderado por el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas y publicado en Science Advances, revela una vía de señalización molecular entre músculo y cerebro que controla que al hacer ejercicio tengamos el impulso de no parar. Los resultados podrían servir para diseñar fármacos que predispongan al ejercicio, y así elaborar planes de entrenamiento personalizados.

Autores del estudio. Desde la izqda.: Luis Leiva (CNIO), Leticia Herrera (CNIC), Alfonso Mora (CNIO), Guadalupe Sabio (CNIO), Cintia Folgueira (CNIC), Elena Rodríguez (CNIO), Marta León (CNIO). / Laura M. Lombardía / CNIO

Hacer deporte es saludable pero no siempre apetecible. Este estudio podría haber descubierto que hay proteínas que se activan cuando hacemos ejercicio y que nos incitan a estar más activos. Además, explica que estas proteínas se regulan entre sí, para no perjudicar al organismo. Los resultados se han obtenido en modelos animales y voluntarios humanos.

Los autores creen que esta señal en el cuerpo es muy importante para controlar cuánto nos movemos, y entender esta señal es importante para la salud ya que sabemos que el deporte es importante para evitar problemas como la obesidad y enfermedades del metabolismo.

Los investigadores han encontrado que cuando hacemos ejercicio se activan dos proteínas, llamadas p38α y p38γ, que se regulan entre sí. La activación de la p38γ, induce la producción de IL-15, que tiene un efecto directo sobre la parte de la corteza cerebral que controla el movimiento, el córtex motor.

Además hay una tercera proteína implicada, la interleuquina 15 (IL-15). El aumento de ésta en sangre produce una señal en el cerebro que potencia la actividad motora, y nos hace estar más activos.

Proteínas p38α y p38γ

En humanos, las proteínas p38 se activan en músculos durante ejercicio intenso, lo que aumenta la interleuquina 15, proteína que está en niveles más bajos en personas obesas.

Por lo tanto, el deporte se considera la mejor manera de prevenir y tratar la obesidad.

Finalmente, afirman que quieren saber si esto depende del tipo de ejercicio que se realice y si depende de si la persona es obesa o no, ya que esto ayudaría a los entrenadores a diseñar mejor sus programas de entrenamiento.

Información de: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Existe-un-interruptor-del-deseo-de-hacer-deporte-dos-proteinas-del-musculo

JBG

Simples cálculos matemáticos pueden predecir la estabilidad de las proteínas

Un estudio publicado en la revista Nature afirma que es posible predecir el impacto de cada variante que puede tener una proteína con simples cálculos

El Centro de Regulación Genómica (CRG) y el Wellcome Sanger Institute han descubierto que la estabilidad de las proteínas se ve afectada por variaciones siguiendo unas normas muy sencillas. El estudio tiene como principal objetivo acelerar el desarrollo de tratamientos para ciertas enfermedades o el diseño de nuevas proteínas con aplicaciones industriales.

Una sola mutación en la proteína puede marcar la diferencia entre salud y enfermedad ya que al producirse una mutación en la proteína, se cambia un aminoácido por otro lo que hace que se altere la forma de la proteína. Para mejorar el tratamiento de algunas enfermedades, es fundamental poder predecir como las mutaciones afectan a la forma de una proteína. Sin embargo, al haber tantos aminoácidos en una proteína, el número de combinaciones es tan alto que es prácticamente imposible probarlas todas. 

Así lo afirma Aina Martí Aranda "si se utilizara un segundo para probar una combinación, se tardarían 539 años en probarlas todas por lo que no es factible"

Imagen extraída de: GENOTIPIA

Ben Lehne, que trabaja en los dos centros, explica que con buenas mediciones y matemáticas se puede predecir el comportamiento de las proteínas. El equipo realizo el descubrimiento generando miles de variantes de proteínas, cada una con diferentes mutaciones. Tras probar su estabilidad, los resultados del experimento revelaron que se podía predecir el efecto de múltiples mutaciones con solo sumar el efecto de cada mutación.

Ejemplo de mutación

Imagen extraída de: National Humane Genome Research Institute

Algunos trastornos genéticos están causados por la aparición de muchas mutaciones en una proteína  y esto complica predecir la gravedad de la enfermedad y la respuesta a los tratamientos. Por lo que el hallazgo puede llevar a pronósticos más precisos y mejorar los resultados de los pacientes. Por ejemplo en el Alzheimer la forma cambiante de las proteínas betaalmiloides originan placas en el cerebro que producen los síntomas de la enfermedad. Con este nuevo hallazgo se podrían predecir mejor que mutaciones son más desestabilizadoras y diseñar moléculas que estabilicen estas regiones.

El estudio también puede aplicarse a la biotecnología ya que se podrían diseñar nuevas enzimas con una mayor actividad y estabilidad mediante mutaciones beneficiosas. 

A pesar de que el estudio suponga un avance significativo, no se capturaron interacciones que involucraran a tres o más mutaciones. En algunas proteínas estas interacciones no se pueden predecir sumando los efectos individuales. Además, aun sería necesario realizar más experimentos para confirmar las predicciones y poder aplicarlo al desarrollo de medicamentos.

Esta noticia esta relacionada con el temario de biología de 2ndo de bachillerato, concretamente con el tema 4 (proteínas)

Informacion extraída de: Agenciasinc

DSZ

Diseñan una proteína artificial capaz de filtrar y degradar plásticos

 Investigadores del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC (ICP-CSIC), con personas del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y de la Universidad Complutense de Madrid, han añadido a una proteína una nueva función. Cada año se producen cerca de 400 millones de toneladas de plásticos en el mundo.

Imagen de: National Geographic

Por ello este equipo de científicos han creado una proteínas artificiales capaces de filtrar y degradar microplásticos de tereftalato de oPEt, los cuales son los plásticos más utilizados que se van haciendo más pequeños, lo que hace que agraven los problemas medioambientales. Para ello han utilizado una proteína de defensa de la anémona de fresa (Actina fragacea), a la cual han añadido una nueva función mediante métodos computacionales.

Actina fragacea

Imagen de:Fishipedia

Víctor Guallar, profesor ICREA en el BSC-CSN ha explicado lo que hacen en este proceso. "Lo que hacemos es algo así como añadirle nuevos complementos a una herramienta multiusos para dotarla de otras funcionalidades diferentes". Estos componentes están formados por solo 3 aminoácidos que actúan como unas tijeras capaces de cortar pequeñas partículas de PET. En este caso se han añadido a una proteína de la anémona Actina fragacea, que no posee esta función y que en la naturaleza "funciona como un taladro celular, abriendo poros y sirviendo como mecanismo de defensa" explica Víctor Guallar.

Lo que hacen es colocar los nuevos aminoácidos donde creen que se unirán las partículas para que puedan ejercer su acción. Esto es gracias al aprendizaje de superordenadores usados en esta ingeniería de proteínas. Los resultados son positivos porque indican que es capaz de degradar micro y nano plásticos de Pet entre 5 y 10 veces más eficaz que las PETasas.

PETasas 

Imagen de:DiCYT

Diseño que permite el reciclado y la depuración

Una ventaja adicional de la nueva proteína es que se desarrollaron 2 variantes, dependiendo de cómo se colocan los nuevos aminoácidos. Esto permite que cada variante genere resultados distintos. 

Según Laura Fernández López, que realiza su tesis doctoral en el ICP-CSIC, una de las variantes descompone partículas de PET de forma más completa, por lo que se usaría para la degradación en las plantas depuradoras. La otra variante origina los componentes iniciales que se necesitan en el reciclaje. Con estas dos variantes podríamos depurar o reciclar según las necesidades.

Esta noticia engloba el tema de proteínas del primer trimestre.

Noticia de:

https://www.agenciasinc.es/Noticias/Disenan-una-proteina-artificial-capaz-de-filtrar-y-degradar-plasticos

MGG

LOS GENES QUE SE ACTIVAN MEDIANTE INTERRUPTORES DE IA

 En este post veremos los nuevos avances conseguidos en la activación de genes mediante interruptores sintéticos hechos por IA. La notícia fue publicada en la Agencia Sinc el 24 de octubre de 2024.

En Estados Unidos, un grupo científico ha diseñado secuencias de ADN con inteligencia artificial que imita los mecanismos naturales que regulan la expresión de genes. Así pretenden superar uno de los más importantes obstáculos en las terapias génicas, la activación precisa de genes sin afectar a otros tejidos.

Video donde se explica el proceso de las terapias genéticas

Video extraído de aquí

Este avance ha sido realizado por investigadores del MIT y de las universidades de Harvard y Yale. Los interruptores de ADN que han diseñado son capaces de controlar con precisión la expresión de los genes en un tejido concreto sin afectar al resto del organismo.
 La eficiencia para fines terapéuticos de estos reguladores sería mucho mayor que la de los reguladores naturales del genoma. 

El equipo liderado por Ryan Tewhey han activado y desactivado genes de manera precisa en el tejido de algunos órganos de ratones y peces cebra. Siendo este publicado en la revista Nature.

Cada tipo celular tiene un 'lenguaje' único para determinar cuándo y por qué se activará un gen. Las instrucciones para activar o desactivar genes se encuentran codificadas en el genoma.
Andreas R. Pfenning dice que la finalidad de este trabajo ha sido entender el lenguaje relacionado con la regulación de los genes en diferentes tipos celulares. Pfenning no ha participado en el estudio y para él este únicamente es un avance de la biotecnología.

Estos interruptores génicos artificiales actúan como lo elementos reguladores cis (CRE), estos controlan la expresión génica y dependiendo de cada célula, el tiempo de desarrollo y las respuestas a estímulos.

Durante los últimos años se han descubierto millones de posibles CRE, pero no se sabe si pueden ser útiles en aplicaciones terapéuticas.

Los autores del estudio probaron secuencias sintéticas de CRE en ratones y peces cebra, logrando la activación de una proteína fluorescente en el hígado de los peces sin activar ninguna otra parte de su organismo.
Además, descubrieron que un gen reportero influenciado por las secuencias sintéticas de CRE específicas para neuronas se expresaba únicamente en estas células del cerebro de los ratones.
Pfenning destaca que este avance podría ser útil para dirigir las terapias génicas a poblaciones  celulares concretas.

Foto que explica el funcionamiento del CRE

Foto extraída de aquí

Los investigadores descubrieron que las secuencias reguladoras sintéticas son más efectivas a la hora de impulsar la expresión específica de cada tipo de célula que los reguladores naturales presentes en el genoma humano. Las secuencia sintéticas son diferentes acorde a la actividad del tipo de célula objetivo.

Las terapias génicas siempre se han visto limitadas por la dificultad de aplicar tratamientos específicos para cada tipo de célula, pero gracias a estos interruptores artificiales este problema puede desaparecer. En cambio, Rodrigo Castro, investigador del Laboratorio Jackson, dice no tener claro su posible impacto en las terapias génicas.
Castro piensa que aún queda muy lejos la posibilidad de aplicar terapias génicas para enfermedades neurodegenerativas. Él añade que la funcionalidad de los reguladores en vertebrados no la asegura en organismos completos.

Foto que representa las enfermedades neurodegenerativas

Foto extraída de aquí

Castro añade que aplicar el trabajo en más tipos celulares requeriría nuevas técnicas en el aprendizaje automático y el modelo genómico. Y para ello la IA serías imprescindible para reducir los tiempos de desarrollo. Aún así, él destaca que este resultado abre otro camino, antes desconocido, para lograr la especificidad en organismos. Además, confía en que en el futuro, grupos especializados en terapias génicas puedan aplicar y extender su trabajo en esa dirección.

En conclusión, recientemente se han realizado avances muy importantes en las terapias génicas gracias a los interruptores sintéticos. En mi opinión, este es un gran avance y debería seguir siendo estudiado en profundidad para encontrar la cura a algunas enfermedades que hoy en día no son posibles de tratar.

Este artículo está relacionado con el contenido de biología de 2º de bachillerato, en concreto, con el T.5 de los ácidos nucleicos.

FCP