LA L-ARGININA Y SU COMBATE CONTRA LA ENFERMEDAD DE CHAGAS

La enfermedad de Chagas es una enfermedad que provoca el agente Trypanosoma cruzi. Actualmente, es una de las enfermedades más importantes transmitidas por vector (organismo o medio que transmite algo), puesto que solamente en México, este agente ha infectado a 18 de las 31 especies de vectores que se conocen. Esta enfermedad también se encuentra en zonas como España.

Frente a esto, es necesario desarrollar estrategias de control ante esta enfermedad. A pesar de que exista un tratamiento con fármacos, este incluye una gran variedad de efectos secundarios. Sin embargo, gracias a la bioquímica se ha descubierto al combatiente más efectivo de este protista, la L-Arginina.  

EL PAPEL DE LA L-ARGININA EN LA DEFENSA (REGULACIÓN ENZIMÁTICA Y METABÓLICA)

La enfermedad de Chagas altera las vías catabólicas y la regulación enzimática del organismo lo que resulta en la producción insuficiente del compuesto NO, una sustancia extremadamente importante en nuestro sistema inmune. El NO es necesario para eliminar el parásito. La enfermedad, al provocar esta desregulación metabólica, favorece su progreso. La L-arginina busca contrarrestar esta situación, de manera que proporciona más sustrato para la enzima iNOS y mejora la producción de NO, lo que ayuda a controlar la infección. 

LA SOLUCIÓN BIOQUÍMICA

Al proporcionar más L-arginina se asegura suficiente sustrato para la iNOS. Estudios han demostrado que esta suplementación reduce drásticamente el número de parásitos y mejora la función cardíaca en animales. El estudio de la enfermedad de Chagas muestra que comprender los procesos metabólicos puede ayudar a desarrollar nuevas estrategias para reforzar el sistema inmunitario y mejorar el control de la infección. 

RAT

FUENTE:https://www.agenciasinc.es/Noticias/Reducen-la-mortalidad-en-ratones-con-enfermedad-de-Chagas

Dos nuevos estudios relacionan el alzhéimer con el metabolismo cerebral.

 Antes de que aparezcan los primeros síntomas, como el deterioro mental o la demencia, ya se producen cambios en el cerebro. Uno de los más importantes es la acumulación de unas estructuras formadas por proteínas, conocidas como placas amiloides, que se depositan en determinadas zonas cerebrales. Aunque todavía no se conoce la causa exacta del Alzheimer, un grupo de investigadores de la Universidad de Washington ha encontrado un posible vínculo entre la enfermedad y el metabolismo energético del cerebro.

Diferencia entre un cerebro sano y uno con Alzheimer. Fuente: https://www.mayoclinic.org/es/diseases-conditions/alzheimers-disease/multimedia/img-20543517

Dos estudios publicados en la Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)  analizan la relación entre la acumulación de estas placas y el funcionamiento metabólico de distintas regiones cerebrales. Los resultados indican que las placas amiloides tienden a aparecer en las mismas zonas del cerebro que, en personas sanas, presentan una mayor actividad metabólica incluso cuando el individuo está en reposo o no está realizando tareas específicas.

 En concreto, los investigadores observaron que estas regiones tienen niveles elevados de un proceso llamado glucólisis aeróbica, Como la glucólisis aeróbica puede beneficiar al cerebro al eliminar sustancias tóxicas producidas por el metabolismo y al controlar el proceso de muerte celular programada, los estudios indican que podría existir una relación entre las funciones cerebrales que dependen de este proceso y el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.

 Según los científicos, esta relación sugiere que las zonas del cerebro que dependen más de la glucólisis aeróbica podrían ser más vulnerables al desarrollo del Alzheimer. Es decir, la forma en que el cerebro utiliza y gestiona la energía podría influir en la aparición y progresión de la enfermedad.

Aunque las células cerebrales recurren a la glucólisis aeróbica para obtener energía de forma rápida a partir de pequeñas cantidades de glucosa, la mayor parte de su energía la producen mediante otro proceso bioquímico más eficaz para aprovechar esta sustancia.

                                                             Fuente: sinc

Una nueva luz entre las sombras

Para comprobar esta hipótesis, el equipo utilizó una técnica de imagen llamada tomografía por emisión de positrones. Gracias a este método, el equipo liderado por Andrei G. Vlassenko, científico de la Universidad de Washington (EE UU) compararon el cerebro de personas sanas con el de pacientes con Alzheimer y comprobaron que el patrón de acumulación de placas coincidía con las áreas de mayor actividad metabólica.

El segundo estudio, liderado por S. Neil Vaishnavi analizó cómo varía la glucólisis aeróbica en el cerebro de personas sanas. Los resultados mostraron que no todas las regiones cerebrales presentan el mismo nivel de actividad. Por ejemplo, en la corteza prefrontal y parietal, relacionadas con el control de tareas y el pensamiento, muestran niveles altos de glucólisis aeróbica, mientras que otras, como el hipocampo y el cerebelo, presentan niveles más bajos.

Estos resultados sugieren que la forma en que el cerebro consume energía podría influir en la aparición del Alzheimer y ayudan a entender mejor cómo se desarrolla la enfermedad.

IML

Fuente: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Dos-nuevos-estudios-relacionan-el-alzheimer-con-el-metabolismo-cerebral

Hallado un nuevo metabolismo metabólico en bacterias

 

Hallado un nuevo mecanismo metabólico en bacterias

Un equipo liderado por científicos españoles ha identificado un nuevo mecanismo metabólico en bacterias que viven en ambientes sin luz ni oxígeno. El descubrimiento, que supone un avance importante en el conocimiento del metabolismo, demuestra por primera vez que algunos de estos microorganismos pueden utilizar procesos bioquímicos que hasta ahora se consideraban exclusivos de los organismos fotosintéticos.

Los seres vivos obtienen la energía que necesitan mediante un conjunto muy complejo de reacciones químicas que forman el metabolismo. Estas reacciones permiten a las células realizar funciones básicas como crecer, moverse o reproducirse. Además, el tipo de metabolismo de un organismo determina qué sustancias puede usar como alimento y cuáles resultan tóxicas.

Existen muchas variantes de estos procesos metabólicos, y la mayoría han sido estudiadas a lo largo de los años. Sin embargo, todavía es posible descubrir nuevos mecanismos, sobre todo en microorganismos que viven en condiciones extremas.

La investigación ha sido iniciada por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) y ha contado con la participación de centros científicos internacionales. Los resultados han sido publicados en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), una de las revistas más relevantes en el ámbito de la biología y medicina. En el ámbito científico, este descubrimiento supone un avance para luchar en contra de la resistencia bacteriana frente a los antibióticos.

Una proteína exclusiva de bacterias anaerobias

El estudio, liderado por Mónica Balsera, investigadora del IRNASA, se centra en una proteína nueva, llamada Flavín-Tiorredoxina Reductasa (FFTR), que solo aparece en ciertas bacterias anaerobias. Esta proteína combina de manera única partes de dos enzimas diferentes: una que está presente en casi todos los seres vivos, la proteína NTR (Tiorredoxina Reductasa dependiente de NADPH)  y otra que antes solo se conocía en organismos fotosintéticos, la proteína FTR (Tiorredoxina Reductasa dependiente de Ferredoxina). 

Detalle de la estructura tridimensional de la proteína a resolución atómica / IRNASA  (Fuente de la imagen: Revista SINC)

Gracias a esta combinación, la proteína permite a las bacterias llevar a cabo reacciones químicas, que normalmente solo se veían en los organismo fotosintéticos, aunque vivan en la oscuridad. La proteína FFTR combina funciones de las proteínas diferentes que antes trabajaban por separado, por un lado, puede interactuar con la ferredoxina (como lo hace la proteína FTR), y por otro lado, usa un componente llamado flavina, igual que la proteína NTR.

Los científicos pudieron estudiar la estructura de esta proteína con gran detalle usando rayos-X de alta energía en laboratorios especiales llamados sincrotrones, uno en Barcelona (ALBA) y otro en Reino Unido (Diamond). 

                                          Sincotrón ALBA, Barcelona (Fuente: ALBA synchotron)

Desde el punto de vista de la salud, este estudio es muy importante porque esta proteína se encuentra en algunas bacterias que causan enfermedades graves. Entre ellas se encuentran Clostridium difficile, que causa colitis; Clostridium botulinum, responsable del botulismo; y Clostridium tetani, que provoca el tétanos. Conocer cómo funciona la proteína FFTR podría ayudar a desarrollar nuevos antibióticos que ataquen específicamente estas bacterias peligrosas

Gracias a este hallazgo, los científicos pueden empezar a buscar nuevas maneras de crear antibióticos que funcionen mejor contra estas bacterias. Esto es fundamental hoy en día, porque cada vez aparecen más bacterias resistentes a los medicamentos, en parte debido al uso excesivo de antibióticos en los últimos años.

JEE

FUENTE: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Hallado-un-nuevo-mecanismo-metabolico-en-bacterias

La doble vida de las enzimas metabólicas

                   Natalia Pardo Lorente, investigadora involucrada en el estudio de la MTFHD2

Recientemente se ha descubierto que algunas enzimas metabólicas, conocidas principalmente por su papel en la producción de energía dentro de la célula, también pueden actuar dentro del núcleo celular. 

Investigadoras del Centro de Regulación Genómica(CRG)  han demostrado que estas enzimas no se limitan solo al metabolismo, sino que participan en procesos fundamentales relacionados con el ADN, como la división celular y su reparación.

Este hallazgo cambia completamente la visión clásica que se tenía sobre la función de estas enzimas y sobre la organización interna de la célula.

Tradicionalmente, se pensaba que cada parte de la célula tenía funciones muy bien definidas y separadas. Las mitocondrias se relacionaban casi exclusivamente con la obtención de energía, mientras que el núcleo se consideraba el lugar donde se guarda el ADN y se controla la información genética. Sin embargo, este descubrimiento demuestra que el núcleo no funciona de manera independiente, sino que necesita la ayuda de enzimas metabólicas para que procesos como la copia del ADN y su reparación se realicen correctamente y sin errores.

Las investigadoras han observado que estas enzimas pueden desplazarse desde las zonas donde normalmente actúan hasta el núcleo celular cuando la célula lo necesita. Una vez allí, contribuyen a mantener el ADN en buen estado, evitando fallos durante la división celular. Esto es especialmente importante, ya que los errores en el ADN pueden dar lugar a problemas graves para la célula y el organismo.

Uno de los estudios se centra en la enzima metabólica MTHFD2. Esta enzima suele encontrarse en las mitocondrias y participa en la síntesis de moléculas necesarias para el crecimiento celular. Sin embargo, se ha descubierto que MTHFD2 también se localiza en el núcleo, donde desempeña un papel clave en el control de la división celular. Gracias a su presencia en el núcleo, la célula puede dividirse de forma más precisa y organizada.

                                                

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

                                                      Fuente de la imagen: Sinc

 

Por otro lado, también se ha analizado el papel de estas enzimas en el cáncer de mama triple negativo, uno de los tipos más agresivos de cáncer de mama. En este caso, se ha observado que la enzima IMPDH2 se traslada al núcleo de las células cancerosas para colaborar en la reparación del ADN. Esto permite que las células cancerosas sobrevivan a daños genéticos que, en condiciones normales, provocarían su muerte, lo que explica por qué este tipo de cáncer suele ser tan resistente a algunos tratamientos.

Al estudiar el comportamiento de la enzima IMPDH2, las investigadoras han podido comprender mejor cómo las células cancerosas consiguen seguir sobreviviendo a pesar de acumular daños en su ADN. Este conocimiento resulta clave para entender el funcionamiento interno de este tipo de cáncer y para seguir investigando posibles formas de frenar su crecimiento.

En conjunto, estos estudios muestran que la célula es mucho más compleja de lo que se pensaba y que las enzimas metabólicas pueden tener más de una función dentro de ella. No solo participan en la producción de energía, sino que también desempeñan un papel esencial en la protección del ADN y en la división celular, esto nos da a conocer nuevas líneas de investigación en biología celular y en el estudio de enfermedades como el cáncer.

IOF

fuente: https://www.agenciasinc.es/Noticias/La-doble-vida-de-las-enzimas-metabolicas

Enzimas de una bacteria intestinal ayudan a producir sangre universalmente compatible

A Un nuevo estudio revela que una combinación de enzimas presentes en Akkermansia muciniphila es capaz de transformar glóbulos rojos de los grupos sanguíneos A y B a otros del grupo O, altamente demandado. De este modo, el hallazgo podría suponer una solución para aumentar su limitada disponibilidad.

Los investigadores de este estudio, pertenecientes a la Universidad Técnica de Dinamarca y a la Universidad de Lund (Suecia), han encontrado enzimas de la bacteria intestinal Akkermansia muciniphila que convierten antígenos presentes en los glóbulos rojos humanos para producir sangre del grupo O, lo cual podría aportar una solución para incrementar la disponibilidad de sangre universalmente compatible.

Imagen de los investigadores Maher Abou Hachem y Martin L. Olsson durante su trabajo en el laboratorio y en el banco de sangre. Fuente: sinc

Aunque el primer estudio para convertir sangre se publicó hace más de 40 años a partir de una enzima procedente de los granos de café para convertir glóbulos del grupo B en O, no fue hasta 2007 cuando se logró convertir el grupo A en O. Más tarde se identificaron enzimas que convertían A y B, pero las pruebas cruzadas mostraron reactividad, indicando un riesgo clínico. En 2019 se hallaron dos enzimas que, combinadas, podían transformar A en O, aunque no se realizaron pruebas cruzadas. Años después se descubrió que la sangre convertida no equivalía a la O natural debido a extensiones desconocidas de carbohidratos en los antígenos A y B, lo que llevó a estudiar enzimas capaces de actuar sobre estas extensiones.

Consumo excesivo del grupo O

Los glóbulos rojos presentan en su superficie cadenas de azúcares, denominadas glicanos, que se pueden presentar en formas diferentes, dando así lugar a los grupos sanguíneos A, B y O. La compatibilidad de los grupos sanguíneos es esencial durante las transfusiones de sangre ya que el sistema inmune puede reaccionar frente a células no compatibles y provocar reacciones que podrían llegar a ser mortales.                                                                                                                                                                                          
La sangre del grupo O es universalmente compatible porque su estructura de azúcares está presente en todos los grupos sanguíneos, pero sus reservas son limitadas, y es por ello que se buscan estrategias para convertir sangre de los grupos A y B en sangre del grupo O.                                                                                                                                                                                         
En este estudio, se analizó las enzimas producidas por A. munciniphila para degradar los glicanos y se identificó una combinación de enzimas estructuralmente únicas que convertían de forma eficaz los hematíes de los grupos A y B en hematíes del grupo O, incluyendo versiones extendidas de los antígenos y reduciendo las reacciones de incompatibilidad, especialmente en el grupo B.

Estos hallazgos podrían aumentar las reservas de sangre universal, aunque todavía es necesario mejorar la conversión del grupo A.

Infografía que resume el proceso llevado a cabo en el estudio. Fuente: sinc

Aliviar la demanda de sangre universal

Aunque si en sanidad se pudiera aplicar el principio de la sangre enzimáticamente convertida aumentaría la disponibilidad de sangre universal, hay un largo proceso antes de que esto ocurra, ya que es necesario aumentar la compatibilidad y probar estas células antes en transfusiones más simples y, además, implicaría cambios en el funcionamiento de los bancos de sangre y los laboratorios.

Limitaciones del artículo
Aunque se han realizado unas 1.500 pruebas cruzadas, todas han sido en condiciones de laboratorio in vitro. Además, los investigadores continúan observando algunas pruebas cruzadas positivas, especialmente para el grupo sanguíneo A.

GMA

Fuente: https://www.agenciasinc.es/Noticias/Enzimas-de-una-bacteria-intestinal-ayudan-a-producir-sangre-universalmente-compatible

La técnica que permitió que ocho bebés evitaran tener una enfermedad genética

https://www.agenciasinc.es/Noticias/Ocho-bebes-nacen-sin-una-enfermedad-hereditaria-gracias-a-la-donacion-mitocondrial 

Un equipo científico de la Universidad de Newcastle (Reino Unido) consiguió que ocho bebés nacieran sin una enfermedad hereditaria grave que transmitían sus madres, usando una técnica innovadora: la donación mitocondrial, concretamente mediante transferencia pronuclear. Estos estudios se publicaron en The New England Journal of Medicine (NEJM). 

Esta técnica aprobada ya en Reino Unido pero no en España aún, es una variante de la fecundación in vitro y sirve para evitar que se hereden mutaciones en el ADN mitocondrial. Estas mutaciones causan problemas en órganos que necesitan mucha energía, como el corazón, los músculos y el cerebro.

El procedimiento consiste en transladar el material genético de los padres a un óvulo de una donante con mitocondrias sanas. Así, el embrión tiene el ADN nuclear de los padres, pero el ADN mitocondrial de la donante.

Los resultados de dichos estudios muestran que en seis bebés se redujo más del 95 % de las mitocondrias mutadas, y en los otros dos, entre un 77 % y un 88 %. Todos ellos nacieron sanos, aunque se desconoce aún su evolución a largo plazo.

Ocho bebés nacen sin una enfermedad hereditaria gracias a la donación mitocondrial./ Marcos D. Oliveros y María G. Dionis. Fuente: SINC.

 “Mi objetivo es emplear células inmunitarias entrenadas para eliminar tumores en pacientes”

Carolina Villarroya, especialista en bioquímica, se dedica a crear inmunoterapias más potentes para combatir el cáncer. Su objetivo es utilizar células del propio sistema inmunitario para destruir los tumores aprovechando la aneuploidía, característica común en las células cancerosas.

Los tumores con aneuploidía tienen diferente número de cromosomas a los que tienen las células sanas, esto puede ser por exceso o por defecto. Esta característica se encuentra en la mayoría de los cánceres humanos, y podría convertirse en un objetivo terapéutico que permitiera al sistema inmunitario identificarlos y destruirlos. De esta forma, lo que antes se consideraba un  fallo asociado al cáncer, podría transformarse en un punto débil útil en contra de la enfermedad.

Carolina trata de averiguar cómo los cambios en los cromosomas pueden modificar el metabolismo de las células cancerosas, haciendo que produzcan proteínas distintas para que el sistema inmunitario pueda detectarlas como ajenas. El objetivo de los investigadores es desarrollar terapias celulares que preparen las células defensivas del organismo para poder identificar y destruir las células aneuploides.

En una investigación anterior se observó cómo una paciente consiguió hacer desaparecer sus tumores de manera natural gracias a un tipo particular de linfocitos, las células T gamma delta. A diferencia de las células T habituales, estas no necesitan del HLA. Por esa razón, las T gamma delta presentan menos riesgo de ser rechazadas y podrían utilizarse en tratamientos válidos para diferentes pacientes. Gracias a este progreso se desarrollan las terapias preparadas de antemano, sin necesidad de ajustarlas a cada persona.

En esta investigación se utilizan modelos animales, cultivos de células y muestras procedentes de pacientes para analizar de qué forma las células del sistema inmunitario son capaces de identificar y eliminar células con aneuploidía. Su meta es que estas terapias lleguen a aplicarse en personas, de modo que puedan reforzar las inmunoterapias existentes y aportar nuevas opciones cuando los tratamientos actuales no funcionan.

Fuente: SINC (“Usaremos células inmunitarias entrenadas contra el cáncer” )

Enlace Fotografía: Mi-objetivo-es-emplear-celulas-inmunitarias-entrenadas-para-eliminar-tumores-en-pacientes.jpg

YBN

LA IA REVELA FUNCIONES PROTEICAS NUNCA VISTAS ANTES

Una herramienta basada en IA es capaz de predecir funciones desconocidas de cualquier proteína

Un equipo liderado por Rosa Fernández (del Instituto de Biología Evolutiva) y Ana Rojas (del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo), ha desarrollado una herramienta que funciona como un "traductor inteligente" que es capaz de comprender el "idioma" de los genes para poder determinar la función que hacen las proteínas.

FANTASIA (Functional ANnoTAtion based on embedding space SImilArity), el nombre que recibe el sistema basado en IA, ha logrado mostrar la función de un total de 24 millones de genes. Hecho que marca el comienzo de una nueva etapa en el estudio de las proteínas que son difíciles de estudiar o identificar con las técnicas tradicionales. Asimismo, FANTASIA tiene la habilidad de trabajar con "Big Data", procesando enormes cantidades de datos como analizar secuencias de ADN y ARN de millones de genes y así predecir la función de proteínas desconocidas basándose en patrones aprendidos.

En tan solo unas horas, este ingenioso mecanismo es capaz de iluminar la función de las proteínas que pertenecen al "proteoma oscuro". Además, ha conseguido analizar genomas animales con un una elevada exactitud que se encuentra alrededor del 100%.

El estudio sobre las proteínas que residen en el cuerpo humano ha dado sus frutos, pues entre el 80% y el 90% de funciones de estas proteínas ya son sabidas, sin embargo, este no es el caso de otros mamíferos, pues estos datos no son tan elevados, e incluso en el caso de los invertebrados, el cual es más extremo ya que no se conoce ni la mitad de las funciones de sus proteínas. A pesar de tener acceso a las millones de letras de la secuencia de ADN codificante de las proteínas, la función biológica de muchas se desconoce, lo que provoca que diversa información que podría contribuir a la evolución de las especies, quede fuera de nuestro alcance.

Finalmente, FANTASIA es importante ya que ayuda a revelar la función de proteínas que antes eran un misterio, especialmente en organismos menos estudiados. De manera que actúa como un "ChatGPT" para proteínas; Aprende de ejemplos en los que analiza miles de proteínas ya estudiadas para entender su función, proceso biológico y ubicación de la célula (lo que los científicos llaman términos GO, del inglés Gene Ontology); Crea huellas digitales en los que convierte cada proteína en un "vector numérico" (especie de huella digital que resume sus características); Predice Funciones utilizando las huellas digitales para predecir la función con gran precisión y es fácil de usar siendo un software abierto y sostenible que no requiere superordenadores. 

Este artículo se ajusta sobretodo a una parte del temario de 2.º de Bachillerato de Biología, en concreto al tema 4 de Las Proteínas.

Fuente de la noticia: Agencia SINC