Nuevos hallazgos relacionados con el movimiento de las proteínas motoras

En esta noticia hablaremos sobre el nuevo hallazgo que ha permitido descubrir a los científicos más detalles sobre los desplazamientos de las proteínas motoras sobre los microfilamentos de actina.

“Hay millones de moléculas de miosina en una fibra muscular y cada una de ellas, individualmente, genera un desplazamiento”, afirma M. Yengo, profesor de fisiología molecular y celular en el Penn State College of Medicine “De forma colectiva, las miosinas generan una gran cantidad de fuerza para contraer los músculos. La cuestión ha sido siempre: ¿Cómo funciona este proceso? ¿Cómo pueden estos pequeños motores generar estos grandes desplazamientos?”

Pero, ¿qué son las miosinas? Son proteínas motoras que a través de la hidrólisis de fosfatos de adenina, como el ATP, realizan funciones mecánicas, como contraer los músculos cuando se asocian con la actina (como aparece en la imagen de la derecha), la movilidad celular e incluso participan en la división celular. Además, la miosina es una pieza clave en la detección de ondas de sonido en el oído interno.

En los tejidos musculares, las proteínas de miosina generan movimiento al interactuar con los microfilamentos de actina, (un polímero que forma parte del citoesqueleto formado por cadenas de Actina G polimerizadas, que dan lugar a los filamentos de Actina F y que además, sirven de raíles para estas proteínas motoras). Este desplazamiento da lugar a un movimiento mecánico llamado golpe de fuerza o power stroke.

Los científicos se han centrado en la sincronización del movimiento de la miosina a lo largo de los filamentos de actina, impulsado por el golpe de fuerza, dando lugar a un proceso llamado movimiento de brazo de palanca (lever arm swing), que serían los "pasos" que da la proteína, como bien aparece en el vídeo. Aunque sí se conocía ya que la miosina hidrolizaba los ATP para dar lugar a fosfatos y ADP, los tiempos exactos en los que se daban estos eventos no había quedado clara.

Fuente

Para investigarlo, los científicos tuvieron que ver este proceso en tiempo real, por lo que tiñeron con material fluorescente las diferentes partes partes de la miosina y observaron los cambios en la distancia entre las zonas que emitían este brillo fluorescente con el fin de cronometrar los movimientos generados por las fuerzas, es decir, cuánto tardaba en “dar un paso”, como se puede apreciar en la foto de la izquierda.

Gracias a esto se descubrieron dos pasos en este proceso: Uno rápido, que se da antes de liberar el fosfato, y uno más lento, anterior a la expulsión del ADP.

“En nuestro estudio, aprendimos que el lever arm swing regula la expulsión de los fosfatos”, sostiene M. Yengo. “Esto quiere decir que la miosina es extremadamente eficiente, ya que sólo actúa a través del ciclo de la hidrólisis del ATP cuando genera fuerza”.

Tanto las proteínas motoras como los microfilamentos aparecen en el Bloque II: Estructura y función celular, en el Tema 8: Citosol y Citoesqueleto.

Esta noticia es de vital interés, ya que si conocemos el proceso mediante el cual las proteínas motoras como la miosina utilizan la energía como combustible para realizar diferentes actividades biológicas, como la contracción muscular, se podrían dar avances en cuanto a terapias para enfermedades musculares y contra el cáncer, como bien comenta este equipo de investigadores. Este descubrimiento también nos aporta más detalles sobre cómo funcionan las proteínas motoras, además de poder avanzar en la comprensión de enfermedades relacionadas con el movimiento a nivel molecular.

Las enfermedades musculares son el principal campo de investigación de estos científicos, ya que las mutaciones relacionadas con la miosina son las culpables de una enfermedad hereditaria que hace que las paredes del corazón sea o bien muy gruesas o bien muy finas. Un error en la sincronización de la generación de la fuerza de las proteínas mencionadas en el corazón podría explicar este caso.

Además, un mejor entendimiento de cómo la miosina ayuda a las células a moverse y dividirse podría incluso parar el cáncer repentinamente. Por lo que un fármaco que inhiba el funcionamiento de la miosina en células cancerígenas podría impedir su expansión a otras células, o su metástasis a diferentes órganos.

“Gracias a esta información podemos diseñar fámacos que nos permitan corregir los defectos causados por la mutación”, dice Yengo, que encabeza el estudio publicado el 21 de Diciembre realizado por este equipo de investigadores perteneciente al Penn State College of Medicine.

Una proteína del andamio celular podría reprimir el cáncer

Un equipo internacional de investigadores, con la ayuda de la Universidad de Barcelona, han comprobado que la proteína tripomiosina 2.1 actúa como un supresor del crecimiento en matrices extracelulares blandas. Este resultado revela el potencial de esta proteína del citoesqueleto para reprimir la proliferación de células cancerígenas.


Las células tienen la capacidad de detectar la rigidez de la matriz extracelular, que es un conjunto de moléculas que proporcionan soporte estructural y bioquímico, que afecta a procesos esenciales como el desarrollo y la cicatrización de la heridas.

Después de formar adhesiones en la matriz, las células miden su rigidez aplicando fuerzas sobre ellas mediante microcontracciones. Las células en matrices blandas aplican fuerzas suaves, impidiendo la proliferación y el crecimiento celular. Al contrario en las matrices rígidas la adhesión es más fuerte y las células aplican fuerzas superiores y proliferan.

 No ocurre lo mismo cuando se trata de células cancerosas, ya que estas son capaces de proliferar en matrices blandas independientemente del nivel de adhesión de las matrices. Incluso pueden crecer aunque no estén adheridas a la matriz extracelular, lo cual indica que el sistema de detección de rigidez no está funcionando correctamente.

Los investigadores analizaron la capacidad de detectar la rigidez con una nueva tecnología de alta resolución que monotoriza las fuerzas de contracción de las células al desplazarse en un sustrato de micropilares.

De esta forma descubrieron unidades contráctiles de actomiosina, que son complejos proteicos análogos a las fibras musculares a nivel muscular, que movían de manera simultánea pilares opuestos en pequeños pasos de forma regular.

Las actomiosinas miden la rigidez contando el número de pasos necesarios para alcanzar el nivel de fuerza que activa la captación de otra proteína la alfa-actina, que actúa de unión y presenta múltiples funciones en diferentes tipos celulares.

http://www.agenciasinc.es/Noticias/Una-proteina-del-andamio-celular-podria-reprimir-el-cancer

El sedentarismo modificó nuestro ADN en el neolítico

La falta de desplazamiento de las comunidad de seres humanos de hace 9.000 años, originó rasgos que actualmente son comunes como son la piel clara o los ojos oscuros. El sedentarismo también favoreció a la tolerancia de ciertos alimentos como la leche y produjo enfermedades como la celiaquía. Todo esto se debe a la práctica de la ganadería y agricultura que condujo a los humanos de la Europa neolítica al sedentarismo y así producir cambios en su ADN.

Fue analizado el ADN de 230 individuos procedentes de diferentes lugares europeos de hace entre 8.000 y 3.000 años con los cuales se mostró de manera clara los evidentes cambios en sus genomas. La evolución genética ocasionó mutaciones las cuales permitieron a los humanos de ese período adaptarse mejor al medio, incluyendo otro alimento a su dieta, la leche. El cambio de genoma también contribuyó a la aparición de la celiaquía a causa de la introducción de animales domésticos, estos contagiaron a los humanos de ese período diversas enfermedades infecciosas. Cabe destacar que los motivos por los cuales las pieles de los cazadores anteriores al neolítico eran más oscuras era por la gran ingesta de vitamina D y porque la exposición a los rayos ultravioletas eran mayores en estos humanos que en los sedentarios aparecidos posteriormente.

Independientemente de este estudio, también se ha estudiado el ADN desde otras especies humanas anteriores al neolítico como agricultores orientales quienes podrían ser los inductores de este método de supervivencia prehistórico. También se estudio el material genético de pastores esteparios  llegados a Europa hace 4.500 años. Se afirma el trabajo que han realizado concluye que toda evolución social y genética se relaciona entre sí pero que sin embargo presentamos claras diferencias entre los humanos neolíticos conjuntamente con los de hace tan solo 3.000 años.

Para ampliar la información visitar el siguiente enlace.

Orgánulos artificiales viajando por la sangre para reparar células enfermas

La científica barcelonesa Leticia Hosta Rigau, especializada en nanotecnología aplicada a biomedicina, ha llevado a cabo una investigación al frente de un equipo de 4 personas en la Universidad Técnica de Dinamarca. El objetivo de este proyecto es desarrollar orgánulos artificiales que viajen por el torrente sanguíneo para reparar el daño celular producido por ciertas enfermedades congénitas.
El proyecto consiste en el desarrollo de orgánulos artificiales para usarlos en reemplazar enzimas en personas que sufren enfermedades congénitas como la de Fabry. Enfermedad caracterizada por una deficiencia enzimática en los lisosomas.  El mal funcionamiento de estos orgánulos, puede provocar daño celular y muchos órganos se pueden ver afectados.

Leticia Hosta Rigau: http://www.dtu.dk/english/News/2015/02/Young-researcher-to-let-nanosubmarine-repair-cells-in-sick-children

 Orgánulos artificiales
Son microcápsulas con diferentes compartimentos donde colocan las enzimas. Actualmente están trabajando con una enzima modelo para ver si el sistema funciona. Hacen una reacción enzimática con las cápsulas, observan si son activas, e investigan su actividad y toxicidad en diferentes líneas celulares.  Aunque aún están en la fase de desarrollo del sistema.
Estás microcápsulas recubiertas por unas moléculas que detectarán las células enfermas, se inyectarán en el sistema circulatorio, donde viajaran por la sangre. Cuando encuentren las células enfermedades se engancharán a ellas, se meterán dentro y se dirigirán al lisosoma donde realizarán la función de la enzima.
Dichas microcápsulas están hechas a base de materiales poliméricos y liposomas hechos de fosfolípidos, con una estructura similar a las membranas celulares. Son biodegradables para que así después de un tiempo se excreten por la orina.

Otras posibles aplicaciones.
Se podría emplear para tratar otras enfermedades congénitas en las que haya actividad reducida o nula en enzimas lisosomales, como en las enfermedades de Gaucher, Farber o Tay Sachs.
Estas enfermedades hereditarias producen sus primeros síntomas generalmente en la niñez o adolescencia, acortado así la expectativa de vida y provocando a su vez grados variables de discapacidad en las personas afectadas.

Además, la científica Leticia Hosta Rigau, recibió la beca L’Oréal-UNESCO For Women in Science para una aplicación adicional de estas microcápsulas en el tratamiento del melanoma.  Ya que este tumor depende mucho de un aminoácido llamado tirosina, lo usa para crecer. Entonces, se podrían inyectar capsulas con un enzima que degradaría la tirosina y, a la vez, se podría encapsular en unos compartimentos un compuesto antitumoral para ver si de esta forma se produce una sinergia.

Por lo que esta investigación es de gran importancia y un gran avance en la biomedicina, además de el orgullo de que este encabezada por una científica española.

Para más información haga clic aquí.

Proteína responsable en la eliminación de las células menos adecuadas

Recientemente, los centros de investigación Instituto Cajal (CSIC), Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares y la Universidad de Berna (Suiza), han descubierto el mecanismo que usa un organismo para escoger las "mejores" células en el momento de formar un determinado tejido: la Tyrosil tRNA sintetasa o "TyrRS".

Proceso de la 'competición celular'

La TyrRS es una proteína segregada por la célula inservible con el fin de atraer a los macrófagos, microorganismos encargados de eliminar dicha célula. De este modo se hace una distinción entre células "perdedoras" (las que segregan la TyrRS y son eliminadas) y las "ganadoras" (las que forman parte del tejido).

Hasta el momento, se desconocía qué guiaba a los macrófagos y cuál era el sistema que utilizaban para decidir qué células retirar.

El estudio describe que esta proteína da lugar a dos fragmentos: “MiniTyr y EMAP”, actuando el último “como señal de atracción para los macrófagos, los cuales son reclutados hasta el tejido donde se produce la competición celular”.

Este mecanismo se aprecia durante el desarrollo del individuo, donde se desechan las células menos adecuadas. Además, saber cómo se produce es importante para otros ámbitos de investigación como el del cáncer, en el que "desgraciadamente las células perdedoras son las buenas frente a las tumorales, que son las ganadoras, al menos en muchos tipos de tumor", y en el del sistema nervioso, "del que distintos grupos estudiamos cómo la selección de células durante el desarrollo se traduce en un sistema nervioso que funcione mejor o peor", para poder estudiar tanto el funcionamiento como las disfuncionalidades que en muchas ocasiones nos llevan a enfermedades neurodegenerativas, concluye el investigador.

Más información aquí.

¿POR QUÉ ALGÚNOS GLACIARES SANGRAN?

Los glaciares están formados básicamente por agua. Pero, los glaciar a veces pueden arrastrar rocas y minerales que alteran su aspecto normal. En la Antártida hay torrentes de color rojo llamados cataratas de sangre. Este fluido carmesí sale como de una herida abierta desde el interior del glaciar Taylor.

La parte sólida de este glacial pasa por un lago cuyas aguas poseen una concentración de sal cuatro veces superior a la de los océanos, además de mucho hierro. Primero los científicos que investigaron este fenómeno pensaban que el color rojo provenía de una población de algas, pero se debe a la abundancia del metal: cuando el líquido sale al exterior, el ion ferroso se oxida al contacto con la atmósfera, y sus óxidos se depositan en la superficie.

Glaciar Taylor

La zona de salmuera subyacente tiene entre 1,5 y 2 millones de años de antigüedad y presenta un ecosistema de bacterias autótrofas que metabolizan los iones de azufre y hierro, usan el sulfato como catalizador en la respiración, toman hierro en su forma férrica –insoluble– y lo transforman en ferroso –soluble en agua– usando como fuente de energía la materia orgánica enterrada junto a ellos.

Pekín presencia una nueva alerta roja por contaminación

El aeropuerto ubicado en Pekín ha vuelto a presenciar una alarmante situación de contaminación la cual ha afectado al destino aéreo de muchas personas. A causa de la escasa visibilidad que ha ocasionado tal polución, cientos de vuelos se vieron cancelados, retrasados o desviados hacia aeropuertos más seguros. La capital china se encuentra en una posición un tanto frágil ya que la concentración que de partículas PM  actualmente es de 2,5 y alcanzó los 620 microgramos por metro cúbico, una cantidad preocupante ya que estas partículas son muy perjudiciales para la salud.

Pekín ya se encuentra en su segunda alerta roja por contaminación atmosférica, la cual ha provocado la necesidad de disminuir sus emisiones por parte del tráfico y las fábricas. Dichas medidas dieron sus resultados pero factores como la falta de viento contribuyó a una nueva caída ambiental.

La contaminación en Pekín y algunas ciudades de alrededor constituye una situación que ya es habitual en China, no obstante, en los meses más fríos del año la polución aumenta a causa de la utilización del sistema de calefacción público que funciona mediante la combustión de carbón. Finalmente, El Centro Meteorológico Nacional de China ha realizado una predicción que asegura que la entrada de un frente frío disipará la niebla.

La información ha sido extraída del periódico El País y en el siguiente enlace podréis observar una serie de imágenes que muestran un antes y un después en la situación medioambiental de China.

La proteína AIRAPL un nuevo supresor tumoral hematológico.

Una investigación liderada por la Universidad de Oviedo con colaboración de otros hospitales y centros, ha identificado un nuevo supresor tumoral hematológico, la proteína AIRAPL.
Este estudio les ha permitido proponer un nuevo tratamiento para los síndromes mieloproliferativos. Estos son un tipo de neoplasia hematológica, que sobretodo se presenta en personas ya de una edad avanzada.

Tumor hematológico: http://www.columbia.co.cr/index.php/internacionales/21449-la-hematologia-el-banco-de-pruebas-de-terapias-innovadoras-contra-el-cáncer

Para realizar el estudio, generaron ratones modificados genéticamente, deficientes en el gen que codifica la proteína AIRAPL. Estos desarrollaron síndromes mieloproliferativos demostraron la función supresora tumoral de la proteína anteriormente nombrada.

Se comprobó que en los pacientes que padecían estos síndromes, la expresión de esta proteína estaba suprimida en la médula ósea.
La investigación además permitió establecer la función de esta proteína que anteriormente era desconocida. Por lo que AIRAPL, se encarga de regular la ruta molecular del factor de crecimiento IGF-1, implicado en procesos tumorales y en el envejecimiento. La proteína, controla los niveles del receptor de IGF-1, condicionando la actividad de esta ruta. Su ausencia provoca que la señalización por IGF-1  sea muy activa, causando los trastornos mieloproliferativos.

Gracias a este descubrimiento se puede establecer nuevos tratamiento para este tipo de patología, que a través de administrar inhibidores del receptor IGF-1  se revierten dichas alteraciones hematológicas.
Este estudio también permite identificar nuevos marcadores diagnósticos y dianas terapéuticas en estos síndromes.
Además, proporciona claves sobre la relación entre los procesos de envejecimiento cáncer en el sistema hematológico y la importancia de los cambios en las rutas conservadas evolutivamente.
Pero sobre todo la investigación demuestra que es posible generar tumores mediante cambios en la estabilidad de las proteínas sin necesidad de acumular mutaciones en el genoma

Por lo esta investigación ha sido de vital importancia y supone un gran avance en la medicina tumoral, ya que demuestra es posible generar tumores únicamente alterando la estabilidad de las proteínas.
Para más información haga clic aquí